/
Text
,%ДгК. (125.72 |a(07fr8)
/)дь
Автомобильные дороги: (Примеры проектирования). Учебн. по-
собие для вузов/Под ред. В. С. Порожнякова. — М.: Транспорт,
1983. — 303 с.
В книге приведены распеты перспективной интенсивности дви-
жения и обоснования технических нормативов на проектирование
дороги, примеры проектирования трассы в плане, продольном и по-
перечном профилях, сооружений и элементов поверхностного водо-
отвода, расчеты устойчивости земляного полотна и толщины дорож-
ной одежды, элементов пересечений автомобильных дорог в разных
уровнях. Рассмотрены вопросы технико-экономического обоснования
дорожной сети и расчеты, связанные с разработкой проекта рекон-
струкции дороги. Дан пример гидрологических расчетов отверстия
моста через большой водоток.
Ил. 119, табл. 112.
Авторы: проф. О. В. Андреев, д-р техн, наук В. Ф. Бабков,
кандидаты техн, наук О. А. Дивочкии, М, И. Бим-Бад, В. П. За-
луга, д-р техн, наук Е. М. Лобанов, кандидаты техн, паук
Н. П. Орнатский, II. И. Поспелов, В. С. Порожняков, В, И, Пуркин,
д-р техн, наук В. В. Сильянов, канд. техн, наук Ю. М. Ситников
Рецензенты: канд. техн, наук В, И. Заворицкий (КАДИ),
канд. техн, наук В. Е. Каганович (СпбАДИ).
Заведующий редакцией В. Г. Чванов
Редактор Л. П. Топольди^г^ц-..
ы " ‘ п-л:. .. '
..... * ' щ . - * > ' ./ .
- . .J v
3603020000-112
049 (01)-83
112-83
А
© Издательство
«Транспорт», 1983
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решениями XXVI съезда КПСС намечен новый этап в создании
материально-технической базы коммунизма. Предстоит выполнить
большой объем работ по дальнейшему развитию сети магистральных
автомобильных дорог СССР. В постановлении майского (1982 г.)
Пленума ЦК КПСС о Продовольственной программе СССР на пе-
риод до 1990 года отмечена необходимость строительства в сель-
ской местности за десятилетие около 130 тыс. км автомобильных
дорог общей сети и 150 тыс. км внутрихозяйственных дорог. По-
становление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по
улучшению строительства, ремонта и. содержания автомобильных
дорог», принятое в апреле 1980 г,, предусматривает ввод в дейст-
вие только за период 1981 — 1985 гг. 80 тыс. км автомобильных до-
рог.
Для успешного решения этих важных задач инженер-дорожник
должен иметь широкий круг знаний в области проектирования ав-
томобильных дорог и уметь применить эти знания при решении раз-
личных инженерных вопросов.
Практика курсового и дипломного проектирования показала, что
основные трудности, которые студенты испытывают при изучении
вопросов проектирования дорог, связаны с использованием теорети-
ческих знаний в решении практических задач. Устранить эти за-
труднения помогает рассмотрение типовых примеров, связанных с
проектированием автомобильных дорог. В процессе анализа отдель-
ных примеров у студентов накапливается навык в решении различ-
ных инженерных задач, вырабатывается склонность к самостоя-
тельной работе. Краткие методические указания и постраничные
ссылки на учебную нормативную и справочную литературу, кото-
рыми снабжены примеры, позволяют установить рациональный под-
ход к решению задачи и частные приемы.
Учебное пособие написано в соответствии с программой курса
«Изыскания и проектирование автомобильных дорог», утвержден-
ной Министерством высшего п среднего специального образования
СССР для высших учебных заведений по специальности 1211 «Ав-
томобильные дороги». Однако тот круг вопросов, который рассмот-
рен в учебном пособии, вполне удовлетворяет содержанию отдель-
ных разделов программ курса «Автомобильные дороги», изучаемо-
го студентами специальностей 1212 «Мосты и тоннели», 1213 «Стро-
ительство и эксплуатация аэропортов», 1721 «Экономика дорожно-
го строительства».
3
Рассмотренные в учебном пособии примеры проектных решений
базируются иа основных учебниках проф. В. Ф. Бабкова и О. В. Ан-
дреева «Проектирование автомобильных дорог», проф. О. В. Андре-
ева «Проектирование мостовых переходов», а также иа справоч-
ной и нормативной литературе —«Справочнике инженера-дорожни-
ка», Строительных нормах и правилах Госстроя СССР (СНиП
П-Д.5-72) и на других широко распространенных в высших учеб-
ных заведениях литературных источниках, иа которые имеются по-
страничные ссылки.
Решения примеров выполнены в Международной системе еди-
ниц (СИ).
Авторы выражают свою признательность рецензентам — заве-
дующему кафедрой изысканий и проектирования автомобильных
дорог СибАДИ каид. техн, наук, доценту В. Е. Кагановичу и до-
центу кафедры изысканий и проектирования автомобильных дорог
КАДИ канд. техи. наук В. И. Заворицкому за ценные советы и за-
мечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию.
Глава 1
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
В ПЛАНЕ И ПРОФИЛЕ
МЕСТНЫЕ УСЛОВИЯ И ОЖИДАЕМАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
Задание 1.1
Составить описание природных условий района проектирования
Исходные данные
Автомобильная магистраль должна соединить пункты А и Б в
центральной части Белорусской ССР.
Решение
Климат. Центральная часть БССР расположена во II дорожись
климатической зоне— зоне лесов с избыточным увлажнением грун-
тов1. Лето теплое: среднесуточная температура воздуха наиболее
жаркого месяца (июля) составляет 4-17,9° С; зимы умеренные со
среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (янва-
ря) — 7,4° С. Отрицательные температуры воздуха 1 2 бывают с 10 но-
ября до 28 марта, а расчетная длительность периода отрицатель-
ных температур Г3=138 сут.
Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает
+ 35° С, а минимум —37° С. Следовательно, амплитуда температуры
составляет 72° С. Годовая средняя суточная амплитуда температу-
ры воздуха бывает в августе (14,2°С), а максимальная в январе
(22,7° С).
Для района проложения новой магистрали характерен умерен-
но континентальный климат с мягкой зимой и сравнительно нежар-
ким летом, что видно из дорожно-климатического графика
(рис. 1.1).
Укладка зернистого асфальтобетона допускается, если темпе-
ратура воздуха весной не ниже +5° С и основание оттаяло, а
осенью не ниже +10° С (см. 7\ на рис. 1,1). При более низкой тем-
1 СНиП Н-Д.5-72. Автомобильные дороги, Нормы проектирования/Госстрой
СССР. М.; С.тройиздат, п. 5.2, табл. 17. Справочник инженера-дорожника: Изыс-
кания и проектирование автомобильных дорог/Под ред. О. В, Андреева. 3-е изд.,
перераб, н доп. М,: Транспорт, 1977, рис. XII.1 (Для краткости Справочник да-
лее именуется СИД).
2 СНиП П-А.6-72, Строительная климатология и геофизика. Основные поло-
жения лроектирования/Госстрон СССР.
пер а туре применяют песчаный
асфальтобетон. Если из 1\ ис-
ключить дни с дождями (днев-
ные осадки более 5 мм), когда
укладка горячего и теплого ас-
фальтобетона запрещена, полу-
чим плановую продолжительность
периода обычных асфальтобетон-
ных работ, равную 127 календар-
ным дням.
Среднесуточная температура
выше +5° С определяет период
укладки цементобетона без ис-
пользования утепляющих укры-
тий па время твердения, а также
производство земляных работ
без дополнительных мероприя-
тий по снижению влажности
Рис. 1,1, Дорожно-климатический
график для района проложения
проектируемой дороги:
/—годовой цикл изменения среднемесяч-
ных суточных температур воздуха; 2 — вы-
сота снежного покрова; 3—среднемесяч-
ное количество осадков
грунта (см. 7’2=185 дням на рис. 1.1). Однако осенью земляные ра-
боты можно выполнять беспрепятствен ио, пока не образуется кор-
ка мерзлого грунта толщиной около 10 см, что соответствует по
многолетним данным приблизительно концу ноября. Поэтому сезон
производства земляных работ можно принять равным 228 дням
или за вычетом дождливых дней летом и осенью и периода распу-
тицы на грунтовых подъездных путях строительства весной в апре-
ле получим плановый период земляных работ без зимнего удоро-
жания, равный 184 календарным дням.
Средняя длительность периода отрицательных температур (ни-
же 0° С) 7'д= 138 сут, следовательно, период без заморозков 7\=
227 сут. За вычетом дней вероятного простоя из-за дождя его пла-
новая продолжительность составит 206 сут. Наибольшая толщина
снежного покрова наблюдается в конце февраля и равна 48 см. По
соображениям снегозаноснмости в открытых местах высота насы-
пей должна быть на 0,8 м выше поверхности снежного покрова с
расчетной вероятностью превышения 5%, т. е. не менее 1,2 м.
Средняя за зиму (из наибольших декадных) высота снежного
покрова составляет 45 см, а число дней со снежным покровом —
до 137. Эти данные позволяют планировать продолжительность и
трудоемкость дорожных работ по снегоочистке, которые потребу-
ются как в период временного содержания дороги до ее сдачи в по-
стоянную эксплуатацию, так и в последующий период работы
дороги. Одновременно возникает вопрос о планировании противо-
гололедных мероприятий. Расчетное число дней в году с гололедом
равно 45, и еще 45 дней с изморозью, когда резко понижается сцеп-
ление колес автомобилей с покрытием. Так как на покрытии доро-
ги I категории ие допускается образование сиежпо-ледяпой корки,
должны быть обеспечены постоянные снегоочистка и снегоуборка.
Поэтому следует планировать россыпь противогололедной смеси
песка с солями из расчета 90 дней в году.
В районе проектирования дороги возможно образование льда
па проводах, отложения которого достигают диаметра 45 мм, а во
время изморози — 60 мм. В этих условиях для обеспечения надеж-
ного энергоснабжения и связи вместо воздушных проводных липин
следует по возможности прокладывать подземные кабели в полосе
отвода. В период строительства дороги желательно вместо провод-
ной связи применять радиосвязь. Впрочем, повторяемость гололе-
да на проводах диаметром 16—20 мм ие превышает 0,2%, а измо-
рози на проводах диаметром более 20 мм — 4%.
Нормативная глубина промерзания суглинистых грунтов на от-
крытых возвышенных местах Я]гр = 90 см (рис. 1.2). Следователь-
но, глубина заложения фундаментов зданий и искусственных со-
оружений должна быть не менее 90 + 50—140 см. Под снежным по-
кровом глубина промерзания уменьшается до 70—82 см. Климати-
ческий параметр, используемый в расчете необходимого возвыше-
ния бровки земляного полотна (по Н. А. Пузакову) иад уровнем
воды
-29,3 см2/сут.
2Г3 ... „ 2-138
Учитывая наличие гололеда, поперечный уклон виража не сле-
дует назначать более 6О%о.
При проектировании снегозадерживающих насаждений необхо-
димо учитывать преобладающие направления и скорости ветра зи-
мой, а при выборе места положения асфальтобетонных заводов и
размещении зданий линейной дорожной службы и зданий предпри-
ятий обслуживания движения —те же данные летнего периода.
Зиать расчетную скорость ветра необходимо также для расчета
прочности и устойчивости дорожных знаков и оборудования дороги.
Для рассматриваемого района зимой преобладают ветры двух
взаимно перпендикулярных направлений (рис. 1.3) — юго-западно-
го и северо-западно-юго-восточного, из чего вытекает необходимость
проектирования снегозадерживающих мероприятий при любом на-
правлении трассы дороги. В летний период устойчиво преобладает
ветер западного направления; следовательно, здания должны быть
по возможности расположены с западной стороны от дороги, а са-
нитарные устройства и котельные —к востоку от них. На площад-
ках отдыха туалеты следует размещать к востоку от зон отдыха и
стоянки автомобилей, АБЗ — к востоку от дороги и любой за-
стройки.
Средняя скорость ветра за три самых холодных зимних месяца
равна 3,4- м/с. Во время метелей она достигает 4,6 м/с. Число дней
с метелями составляет 26. Исходя из скорости ветра при. метелях
просветность решетки снегозадерживающих заборов назначаем
60%о*. Количество снега, приносимого за зиму на 1 м снегозадержи-
вающей полосы (удельный спегоснос), равно 70—75 м3/м. Исходя
* Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог.—г М.:
Транспорт, 1976, с. 73. 4 t
Рис. 1.2. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов на территории СССР
L
из этого щиты заборов следует
устанавливать не ближе 50 м от
бровки земляного полотна.
Средняя скорость ветра за
три самых жарких месяца года
равна 3,3 м/с, т. е. близка к ско-
рости зимних ветров. В расчетах
сооружений па ветровую нагруз-
ку примем большее значение, рав-
ное 3,4 м/с.
За год выпадает 600—630 мм
осадков преимущественно в виде
летних дождей: среднее число
осадков в январе равно 40 мм, в
1.1). По карте найдем, что территория проложения дороги относит-
ся к 5-му ливневому району *.
Район стока талых вод будет 1-й**.
Рельеф. Вероятная полоса проложения дороги пересекает гря-
довые холмы моренного рельефа высотой менее 50 м и долину ре-
ки с поймой, которая местами заболочена. Холмы покрыты расти-
тельностью и имеют устойчивые, склоны. Это позволяет оценить
Рис. 1.3. Розы ветров:
а зимнего периода; б— лешего пери»
ода. Цифры показывают долю ветщдшм
дней, % общего писда ветрси-шых. дней в
году
июле достигает <32 мм (см. рис.
рельеф как равнинный слабопересеченпый, т. е. трудных участков
не имеется и потому для проектирования следует принимать основ-
ные расчетные скорости У
В понижениях рельефа и на поймах рек сток затруднен, места-
ми местность заболочена, встречаются места с временным высоким
уровнем грунтовых вод (верховодка).
Геологическое строение местности, гидрология, грунты. Корен-
ные породы в районе дороги представлены слабым мергелистым
известняком со средней плотностью 2300 кг/м3 и слабым песчаником
на известняковом цементе плотностью 2500 кг/м3. Четвертичные
покровные отложения представлены мореной с валунами, песками
и глинами. В основном встречаются мелкозернистые пылеватые
пески рыхлого сложения, разно- и среднезернистые плотные пес-
ки с прослойками мягкопластичной глины, представляющими собой
водоупор под песчаными водоносными слоями. В табл. 1.1 приве-
дены основные показатели этих грунтов по данным лабораторных
проб и характеристики их теплопроводности, необходимые для рас-
чета морозозащитпых протнвопучинных слоев дорожной конструк-
ции * 1 2.
Для дороги I категории во II дорожно-климатической зоне ми-
нимальный коэффициент фильтрации материала дренирующего слоя
* СИД, рис. XIV.6.
** Краткий справочник по трубам и малым мостам/О. В. Андреев,
Е. В. Болдаков, К. В. Гайдук и др. М,; Транспорт, 1972 с. 39.
1 СНиП П-Д.5-72, п. 3.1.
2 СИД, табл. XII.7 и ХП.9
9
Таблица 1.1
Показатели Пески мелкозер- нистые пыл св а* тыс Пески средне- и разпозер* нистые Глины мягко* ге л а этич- ные Суглинки легкие пылева- тые
Плотность у, т/м3 1,50 1,60 1,68 1,55
Естественная влажность Ж % 20 20 26,2 27,3
Угол внутреннего трения ф, град 27 32 17 19.
Сцепление с, МПа —— 0,015 U >018
Коэффициент фильтрации Xi, м/сут 4,1—4,8 8,6-10,0
Температура льдообразования иС 0,6 0,4 1,6 0,8
Коэффициент теплопроводности мерз- 2,76 3,16 2,79 2,20
лого грунта Д Вт/(ы-°С)
основания составляет1 5 м/сут, Следовательно, местные, мелкозер-
нистые пески для этих целей непригодны, а среднезернистые впол-
не приемлемы. Глины могут быть использованы для создания во-
донепроницаемых экранов в дренажных конструкциях и ядре пло-
тин, для отсыпки нижней части насыпей высотой не менее 2 м.
Болота исключительно низинные, заполнены рыхлым торфом,
лежащим на песках минерального дна толщиной 3—5 м. Торф —
трости иково-осоковый губи а то-волокнистого строения плотностью
0,15 г/см3, содержит более 60% волокон крупнее 0,24 мм. Коэффи-
циент пористости 6—6,6, модуль осадки 380 мм/м, относительное
сжатие под нагрузкой 0,05 МПа составляет 0,3, зольность торфа
10%, угол внутреннего трения 20°, сцепление 0,05 МПа. Торф мо-
жет быть использован в противопучииных слоях как теплоизоли-
рующий материал и для плакировки песчаных обочин и откосов
земляного полотна.
Необходимое возвышение низа дорожной одежды в местах из-
быточного постоянного увлажнения над уровнем воды получим,
зиая а=29 см1 2/сут и глубину промерзания песков йкр=90 см. По
таблице2 /гэап = 20 см. Необходимое возвышение над уровнем грун-
товых или длительного стояния поверхностных вод
Н = /lit р 4“ Лз а и '==- 90-у20 = 110 см.
В местах, где рабочая отметка меньше этого значения, потребу-
ется устройство гидроизолирующих слоев. Полученная расчетом
величина оказалась несколько меньше требуемой нормами3.
Крутизна откосов насыпей и выемок, сложенных указанными
песками, должна быть принята равной 1 : 1,5.
Неглубокое заложение грунтовых вод, местами выходящих на
поверхность и способствующих образованию болот, требует устрой-
ства перехватывающих дренажей, особенно на крутых продольных
уклонах дороги и в выемках. Водоснабжение придорожных зданий
1 СИД, табл. ХП.5.
2 СИД, табл. ХП.11.
5 СНиП IБД.5-72, п. 5.4, табл. 19.
10
трудностей не вызывает, вода повсеместно пригодна для питья и
практически не минерализована. В то же время следует остерегать-
ся загрязнения грунтовых н поверхностных вод противогололедны-
ми солями и загрязненными водами, стекающими с проезжей части,
особенно на территории АЗС и СТО. Обязательна постройка очист-
ных сооружений, позволяющих сбрасывать осветленную воду.
Обеспечение материалами. Вблизи проектируемой дороги име-
ются выходы коренных пород и действующие карьеры, однако сла-
бые известняки и песчаники могут быть использованы почти исклю-
чительно для приготовления асфальтобетонных и цемеи то бетонных
смесей нижних слоев дорожной одежды.
Для укрепления одномерных песчаных грунтов, а также грунта
насыпей может быть использована торфяная зола уноса сухого
улавливания ближайших ТЭС. Золы не применимы в морозозащит-
пых или дренирующих слоях, но могут играть роль низкомарочного
вяжущего при укреплении грунтов, что позволяет снизить расход
дорогостоящих привозных материалов.
Для устройства слоя износа применим дешевый местный мате-
риал — железистые пески от пескоструйных аппаратов литейных це-
хов машиностроительных заводов. Они обеспечивают высокое сцеп-
ление шин автомобилей с покрытием, изпосо- и теплостойки, но их
з а нас ы огр а ни чеиы.
Щебень прочных изверженных пород предусматривается достав-
лять из Карелии по железной дороге, как и другие фондируемые
материалы.
Для постройки насыпей намечено в основном использовать грун-
ты из разрабатываемых выемок и лишь частично из специально за-
кладываемых грунтовых карьеров. Для увеличения объема грунта,
получаемого из выемок, некоторые из них намечено расширить, а
в последующем построить в этих местах площадки отдыха, комп-
лексы линейных дорожных зданий и предприятия обслуживания.
Все сведения о строительных материалах для строительства до-
роги, дорожных зданий и сооружений с указанием их основных ха-
рактеристик (модуля упругости или марки прочности, места полу-
чения, способов доставки к месту укладки или переработки и
средних расстояний перевозки) приведены в ведомости снабжения
строительными материалами (табл. 1.2).
Растительность. Несмотря на наличие смешанных грабово-ело-
но-дубовых лесов со сплошным подлеском, в основном из лещины
(орешника), получить в них деловую древесину для нужд строи-
тельства нельзя, поскольку они имеют водоохранное значение и пре-
дохраняют почву от эрозии и заболачивания. Однако в лесах мож-
но получить (через лесхозы) крупномерный посадочный материал
10—20-летнего возраста для озеленения дороги. Можно также по-
лучить сеянцы хвойных и лиственных деревьев и черенки отпрыс-
ковых пород, пригодных для снегозадерживающих и декоративных
придорожных насаждений. В местных лесах преобладают дуб, бе-
реза, липа п осина, реже встречаются ель, ясень, клен, вяз, ольха,
па сухих пригорках растет сосна.
Таблица 1.2
Виды материалов Характеристика материала Вид транспорта для достатки материала Сгод- ► 1 .'I дщть- Псрс- ЬОЗКЩ км Место получения материала
Щебень прочных по- род Е=350 МПа Железно- дорожный 980 Завод в КарАССР
Щебень местных пород Е = 200 МПа Автомобильный База при АБЗ/ЦБЗ
Песок среднезернистый Е = 120 МПа » 5 Карьеры
» мелкий Е=100 МПа 2
Суглинки и глины Е = 28 МПа 2 »
Зола уноса ТЭС » 60 ТЭС в горо- де Б
Железистый песок (за- водские отходы) Железнодо- рожный 250 Заводы в горо- де М
Кирпич строительный 1 Автомобильный 60 Завод в горо- де. Б
Металл (прокат и ар- матура) t— Железно- дорожный 250 База в горо- де М
Портландцемент 1М 400 Железно- дорожный 660 Цементный за- вод в городе К
Битум БМД 60/90 Железно- дорожный 340 Нефтеперера- гзатывающий завод в горо- де Б
Круглый лее и пило- материалы - Автомобильный 65 Управление дороги
Посадочный материал Крупномер- ный, сеянцы, кустарник 20 Лесхоз
Деловая древесина может быть заготовлена в ближайших при-
дорожных лесополосах во время их расчистки: с 1 км шести-вось-
мирядных полос в ходе очистки, необходимой для улучшения снего-
задержания и повышения жизнеспособности лесопосадок, получают
75—200 м3 леса, а из них до 60% деловой древесины, т. е. 45—
120 м3. Для распиловки пригодны береза бородавчатая и ясень зе-
леный, кроме которых в придорожных полосах имеются вяз, тополь
канадский, дуб черешчатый, клены остролистный и ясеиелистный.
Часть из них может быть пересажена из лесополос в декоративные
группы у проектируемой дороги.
Задание 1.2
Установить перспективную интенсивность движения
Исходные данные
Интенсивность движения па перспективу в 20 лет рассчитывают
по результатам титульных экономических обследований с учетом
прогнозов изменения состава движения и эксплуатационных пока-
зателей работы парка автомобилей. По этим данным на проекти-
12
руемой дороге ожидается грузонапряженность перегона Qr—
2060 тыс. нетто т/год.
Ориентировочно в составе движения на перспективу ожидается
26% грузовых автомобилей малой грузоподъемности (менее2,5т),
60% средней (от 2,5 до 5 т) и 14% большой грузоподъемности (бо-
лее 5 т).
Решение
Интенсивность движения грузовых автомобилей (авт/сут), вы-
полняющих основной объем перевозок \
Раб
где ^ср — средняя грузоподъемность автомобилей, т;
укоэффициент использования грузоподъемности автомобилей.
Обычно у=0,78—0,9 (примем у=0,8);
р—коэффициент использования пробега автомобилей, который при-
нимается в пределах 0,55—0,65 (примем р = 0,60);
%а.б—расчетное число дней работы автомобильного транспорта в году б
Для дорог общегосударственного и республиканского значения
Трас=275 дней.
Среднюю грузоподъемность автомобилей в потоке получим по
формуле
где ап—доля автомобилей каждой группы в составе потока грузовых автомо-
билей.
В нашем случае
?ор=1 -0,26 + 3-0,60 + 8-0,14 = 3,18 т,
Тогда среднегодовая суточная интенсивность движения грузовых
автомобилей на дороге составит:
2 060 000
3,18 ‘0,80 -0,60 ‘275
=4907 авт/сут.
Интенсивность грузовых автомобилей, выполняющих мелкие пе-
ревозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию произ-
водства и населения 7VX и специальных автомобилей Nc (краны, ав-
топогрузчики, гудронаторы, техпомощи, буровые машины, трайле-
ры, рефрижераторы и т. п.), принимаем в долях от потока основных
грузовых автомобилей:
Л\ =. йЛ/Д,; 7УС = bNгр,
Для дорог в густонаселенной местности с высокоразвитыми про-
изводительными силами (с расстоянием между населенными пунк-
тами 10 км и менее) принимают коэффициенты2: а = 0,35; Ь —0,10.
Следовательно:
Л^х=0,35-4908= 1718 авт/сут;
= = 0,10 4908 ==491 авт/сут.
1 СИД, с. 64 и с. 66.
s СИД, с. 65.
13
При отсутствии специальных обследований и анализа интенсив-
ности движения легковых автомобилей Лгд и автобусов ЛА ее реко-
мендуется рассчитывать в долях от суммарной интенсивности дви-
жения автомобилей, занятых на перевозке грузов и хозяйственном
обслуживании:
A+ = c(A%+A\+A+; ^ = d(ATrP+AA-bVc).
В густонаселенной местности, описанной выше, принимают1,
с = 0,8 и d=0,2. Тогда:
iVa = 0,8 (4908+1718+491) =5694 авт/сут;
+а = 0,2(4908+1718+491) =1423 авт/сут.
Суммарная годовая суточная интенсивность движения
А/с у т = АГ р -У jV х jVc -[-А/ л+А+
В нашем случае
Мсут = 4908+1718+491 +5694+1423 = 14234 авт/сут.
Автомобильная дорога с таким значительным транспортным по-
током должна быть отнесена к I категории.
В качестве расчетной часовой интенсивности движения принима-
ют среднюю интенсивность за наиболее напряженные в течение су-
ток 10 дневных часов, которая приблизительно равна1 2:
Az4ac = 0,l/Vcy.r = 1420 авт/ч.
Табл и ц а 1.3
Тип авто* мобиля Марка автомобиля Интенсивность движения f авт/сут Расчетная скорость дви- жения, км/ч Тип автомо- биля Марка автомобиля Интенсивность движения, авт/сут I Расчетная скорость дви- жении, км/ч
Легковые ЗАЗ-968 ВАЗ-2101 550 4 820 80 100 ЗИЛ-130 МАЗ-500 4 000 1 300 60 45
ГАЗ-24 ЗИЛ-114 2532 70 125 150 Автопоезда (тягач п прицеп) Всего 9284
Автобусы Всего РАФ-2203 ПАЗ-672 Л АЗ-697 7 972 242 700 1 050 60 55 55 МАЗ-500А и МАЗ-866 Кам АЗ-5320 и ГКБ-8350 КрАЗ-258 и С-652 425 145 ПО 30 40 40
Грузовые Всего 1 992 75 45 Всего 680
УАЗ-452 ГАЗ-53А 2434 1550 Итого 19928 авт/сут 1
1 СИД, с. 66.
2 Коэффициент перехода от суточной к часовой интенсивности движения мо-
жет иметь значения в пределах 0,076—0,1.
14
При расчете интенсивности движения для периода максималь-
ных перевозок среднегодовую суточную интенсивность движения
умножают на коэффициент сезонной неравномерности перевозок,
определяемый по формуле * 1
1 2Qwec
,
где С?Ыес —объем перевозок наиболее напряженного в году месяца, тыс. т.
По данным экономических исследований QMec = 240 тыс. т. Сле-
довательно,
12-240
n =--------== 1,40.
1 2060 .
Таким образом, расчетная максимальная среднесуточная интен-
сивность движения
14 234-1,40= 19 928 авт/сут.
Результаты расчета иитеисивности движения с учетом коэффи-
циента т] приведены в табл. 1.3.
РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАНА,
ПРОДОЛЬНОГО И ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
Задание 1.3
Обосновать продольный уклон дороги
для смешанного транспортного потока
Исходные данные
В соответствии с расчетом перспективной интенсивности и со-
става движения (см. задание 1.2) за исходные данные для разра-
ботки технических условий приняты:
тип покрытия — усовершенствованное капитальное (цементобе-
тонное пли асфальтобетонное);
перспективная интенсивность и состав движения — в соответст-
вии с табл. 1.3.
Решение
При наличии динамических характеристик автомобилей про-
дольный уклон можно определять графо-аналитическим методом.
Вычисляем динамический фактор, выражающий удельную силу
тяги автомобиля, которая может расходоваться иа преодоление до-
рожных сопротивлений:
D=f±i±8j, (1.1)
1 СИД, с. 70.
15
Таблица 1.4
Типы автомобилей F, м= К, кг/м3 Типы автомобилей Г, ма К» кг/мэ
Легковые Автобусы 1,6—2,6 3,5-7,0 0,15—0,34 0,42—0,50 Грузовые с кузовом бортовая платформа Фургон 3,0-5,3 3,5—8,0 0,55—0,60 0,38—0,80
где I — коэффициент сопротивления качению;
/ — продольный уклон дороги;
б — коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс авто
мобиля (й= 1,04 + MtK2);
п — коэффициент, значение которого для легковых автомобилей рав-
но 0,03—0,05;
tlf — передаточное число коробки передач;
'] — относительное ускорение (/= l/g’-c/f/aT);
dv/dt — ускорение автомобиля;
g — ускорение свободного падения.
Так как расчет продольного уклона мы ведем при равномерном
движении автомобиля с постоянной скоростью, то б; в формуле (1.1)
становится равным нулю, т. е.
D=/±i.
(1.2)
По предложению академика Е. А. Чудакова динамический фак-
тор определяется как разница между полной силой тяги Ра и а веду-
щих колесах автомобиля и сопротивлением воздушной среды Р^
отнесенная к весу автомобиля G=G&g\
Pt—PG
G
(1.3)
где Ра, Ps и G выражены в ньютонах.
Сопротивление воздуха Рв зависит от скорости движения авто-
мобиля па (км/ч), его лобовой площади F (м2) и коэффициента об-
текаемости автомобиля К (кг/м3):
Примерные значения лобовой площади F и коэффициентов обте-
каемости К для автомобилей различных типов можно взять из
справочника1 (табл. 1.4) или приближенно определить по форму-
лам:
Д=0,85гЯг; (1.5)
F = 0,9Mr, (1.6)
где ВР и Яг — габаритные размеры автомобиля.
Формулой (1.6) следует пользоваться при определении лобовой
площади автобусов и грузовых автомобилей с кузовом типа фур-
гон.______
1 Краткий автомобильный справочник. НИИАТ Министерства автомобильно-
го транспорта РСФСР. М.: Транспорт, 1982, с. 21.
16
Динамический фактор при определении продольного уклона на-
ходят по графикам, изображающим зависимость динамического
фактора от скорости движения автомобиля на всех его передачах.
Такие графики (рис. 1.4—1.6) принято называть динамическими
характеристиками.
Коэффициент сопротивления качению для усовершенствованных
видов покрытий при скоростях движения до 50 км/ч практически не
меняется и может быть принят постоянным (при ровном состоянии
покрытий), равным 0,007—0,012, а при скоростях свыше 50 км/ч не-
обходимо ввести исправленное значение, применяя эмпирическую»
формулу:
/о=/о[1+0,01(у-50)], (1.7>
где с — скорость движения автомобиля, км/ч;
/о — коэффициент сопротивления качению при скоростях до 50 км/ч.
При определении продольного уклона дороги принимаем /0=
=0,010. Тогда по расчетной скорости и динамическим характери-
стикам находим значения динамических факторов и вычисляем
наибольшие продольные уклоны для автомобилей каждой марки
по формуле
t'fflaX — D—[. (68)
Например, для автомобиля ВАЗ-2101 по динамической характе-
ристике (см. рис. 1.4) при расчетной скорости 100 км/ч динамиче-
ский фактор равен 0,070. Коэффициент сопротивления качению с
поправкой па скорость движения
/100 = 0,010 [1+0,01 (100—50)] = 0,015,
а наибольший продольный уклон
/тах = 0,070—0,015 = 0,055 или 55°/00.
Результаты аналогичных расчетов для автомобилей других ма-
рок записываем в табл. 1.5.
Таблица 1.5
Марка автомобиля н/и V, КМ/Ч / у %о Скорость движения при укло- не 30% от км/ч
ВАЗ-210! 0,070 , 100 0,015 55 124
ГАЗ-24 Л, 050 ~ Г2б 0,017 43 128
ЗИЛ-114 0,075 150 0,020 55 165
РЛФ-2203 0,060 60 0,011 49 90
ЦЛЗ-672 0,038 55 0,011 27 52
Л АЗ - 697 Е 0,040 00 0,011 59 48
ГАЗ-5 ЗА 0,070 а5 0,010 60 50
ЗИЛ-130 0,050 60 0,011 39 60
МАЗ-500 0,042 45 0,010 35 50
17
Рис. 1.4. Динамические характеристики легковых автомобилей:
а — ВАЗ-2101; б — ГАЗ-24; S —ЗИЛ-114; Z-Z Г — передачи
Рис. L5. Динамические характеристики грузовых автомобилей:
а —ГАЗ-53Л; б — ЗИЛ-130; в — МАЗ-500
/ у _ передали
q-0,8 0,7 о,е в
О W бО^рузкГЛО Ztf 20 30 io SO- • 60 U-qJWM
Рис. 1.6. Динамические характеристики автобусов:
й — РАФ-2203; 6 — ПАЗ-672; в — ЛАЗ-697Е /—V — передача
Из приведенных в табл. 1.5 данных видно, иго большинство ав-
томобилей могут двигаться по дороге с продольным уклоном 30%о
с расчетными скоростями движения. При этом скорости легковых
автомобилей будут находиться в пределах 110—150 км/ч (в зави-
симости от марки автомобиля).
Для уточнения скоростей движения автомобилей решим обрат-
ную задачу — определим дорожные сопротивления, вычислим ди-
намический фактор и по динамическим характеристикам найдем
равновесные скорости движения:
D = f v -+£=/+4-0,030.
Так, для автомобиля ГАЗ-24 динамический фактор
£> = 0,017+0,030 = 0,047.
На графике динамической характеристики (см. рис. 1.4, б) это
значение динамического фактора соответствует скорости движения
128 км/ч.
Результаты аналогичных расчетов для всех автомобилей запи-
сываем в последнюю колонку табл. 1.5. Выполненные расчеты под-
тверждают возможность назначения наибольшего продольного
уклона 30%.
Полученное значение наибольшего продольного уклона должно
обеспечивать возможность движения автомобилей на подъемах без
пробуксовывания. Это условие будет обеспечено, если принятые при
расчете продольного уклона 30% динамические факторы не будут
превышать значений динамических факторов, вычисленных по усло-
виям сцепления Псц, которые определяются удельной силой сцепле-
ния ГСц, возникающей в площади контакта ведущих колес авто-
мобиля с покрытием. Так как АСц= Ф1<7сщ то
П ^СЦ Рв /1
£>СЦ = ¥1—— G - - > (1-9)
где (pi — коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с поверх-
ностью дорожного покрытия;
GCJj — часть веса, приходящаяся на ведущую ось автомобиля (сцепной
вес), Н;
G — полный вес автомобиля, Н.
При расчетах динамических факторов по сцеплению обычно
принимают неблагоприятное для движения мокрое и грязное состо-
яние покрытия, при котором коэффициент сцепления равен 0,18—
0,20.
Тогда для автомобиля ВАЗ-2101 с основными характеристиками
(7 = 13,55 кН, Gcn=7,4 кН, А=0,8 £Я=0,84,61 • 1,44 = 1,85 м2;
Д'—25 кг/м3, v~ 100 км/ч:
0,25 1.85* 100й 4620
Р11== - =. -^—355 н,
7400 355
ПеЦ-0,2 -—7"- - -0,109 -0,026 = 0,083.
13 550 13 550
21
Таблица 1.5
Марка автомобиля Mi G р в G Рец А'Ц ? % и тпах
ВАЗ-2101 0,546 356 0,026 0,083 68
ГАЗ-24 0,523 505 0,028 0,077 60
ЗИЛ-114 0,534 1080 0,030 0,077 67
РАФ-2 2 03 0,539 207 0,008 0,100 89
ПАЗ-672 0,676 318 0,004 0,131 120
ЛАЗ-097Е 0,665 418 0,004 0,129 118
ГАЗ-53А 0,755 327 0,004 0,147 137
ЗИЛ-130 0,73 678 0,007 0,139 129
МАЗ-500 0,675 492 0,003 0,132 122
Продольный уклон, который автомобиль ВАЗ-2101 может пре-
одолеть без буксования,
£)сц—/^=0,083—0,015 — 0,068 или 68%о.
Поскольку 68%о>35%о (см, табл. 1.5), то критерием, определя-
ющим наибольший уклон, при котором обеспечивается движение
автомобиля ВАЗ-2101, будет значение уклона (35%0), вычисленно-
го из условия достаточности силы тяги.
Аналогичные расчеты, выполненные для других автомобилей^
сведены в табл. 1.6. Как видно из табл. 1.6, для всех рассмотрен-
ных автомобилей продольные уклоны из условия недопущения
буксования оказываются выше уклонов, вычисленных по си-
ле тяги.
Следовательно, за расчетный продольный уклон следует при-
нять 30%0.
Задание 1.4
Обосновать предельный продольный уклон
для автомобиля ЗАЗ-968
Исходные данные
Максимальная мощность двигателя автомобиля ЗАЗ-968
Лгетах=^45 л. с. = 45• 0,736=33,12 кВт при частоте вращения
/гЛге = 4500 об/мин.
Решение
Для автомобиля ЗАЗ-968 в справочной литературе не оказалось
графика динамической характеристики. Поэтому расчет наибольше-
го продольного уклона для автомобиля этой марки выполним, ис-
пользуя математическую зависимость эффективной мощности двп-
гателя от частоты вращения коленчатого вала, предложенную
С. Д. Лендерманом:
m„(++&+—eV), (1.10)
где Ne шах — максимальная мощность двигателя;
— отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при
движении автомобиля со скоростью v к частоте вращения
при максимальной скорости;
а, Ь, с — эмпирические коэффициенты уравнения, значения которых для
карбюраторных двигателей равны единице, т. е.
Расчет выполним в следующей последовательности:
а) определяем частоту вращения коленчатого вала двигателя
при скорости автомобиля v:
vioP,
0,377/д
(Ml)
где v —скорость движения автомобиля, км/ч;
io и iK — передаточные числа главной передачи и коробки передач;
rv —радиус качения колес автомобиля, м.
С учетом и~80 км/ч, i0 = 4,125, + = 0,964 (IV-я передача), ri(=
= 0,258 м получим:
П-Ц ---
80-4,125 0,964
0,377-0,258
— 3271 об/мин;
z = е ,= 327! /4500 0,727;
б) по формуле (1.10) находим мощность, соответствующую час-
тоте вращения коленчатого вала 3271 об/мин:
АД = 33,12(0,727Щ0,7272—0,7273) =28,85 кВт;
в) определяем необходимую для вычисления динамического
фактора силу тяги при скорости автомобиля 80 км/ч на IV-й пере-
даче:
Pa~=Kv Т„ (1.12)
где Аф — коэффициент размерности. Если в формулу подставляются в ват-
тах (киловаттах), nv в оборотах в минуту, гк в метрах, то Ар = 9,55 и
сила тяги выражается в ньютонах (килоньютонах). При замене часто-
ты вращения щ в об/мин на об/с =0,159;
т] — механический коэффициент полезного действия трансмиссии автомоби-
ля, который для автомобилей с одинарной главной передачей прини-
мается равным 0,85—0,90.
Принимая 13 = 0,85, получим:
Ра=9,55
28,85-4,125-0,964
3271-0,258
0,85--1,104 кН = 1104 II.
Силу сопротивления воздуха вычисляем по формуле (1.4)
0,25-1,6-80г
13
= 197 Н.
23
деймммйаММРШМ
907
= 0,0817^0,082;
Тогда динамический фактор
^ря рй______1104—197
G ~~ 11 100 11 100
г) определяем наибольший продольный уклон, который обеспе-
чит движение автомобиля ЗАЗ-968 с постоянной скоростью 80 км/ч:
t'mox — D—fv',
где /80 = 10[1+0,01 (80—50)] =0,010(1 +0,30) =0,013.
Тогда imax=0,082—0,013 — 0,069 или 69%о.
Полученное значение уклона проверим по условию сцепления.
В этом случае наибольший продольный уклон
-107 - 0,119—0,018=0,101;
11 100
ШЮ
И 100
!1Пг^0,101- 0,013 = 0,088, или 83%0>
Следовательно, для автомобиля ЗАЗ-968 наибольший допусти-
мый продольный уклон определяют его тяговые возможности. Ве-
личина этого уклона больше ранее установленного в примере 1.3-
уклона ЗО7оо-
В
СЦ
Задание 1.5
Построить график динамической характеристики
для автомобиля УАЗ-452
Исходные данные
Основные характеристики автомобиля УАЗ-452 *:
rKz = 0,370 м; +1 = 5,125; /1=4,12;
/ц = 2,64; дп1=1,58; /iv=l,00;
с'тях = 95 км/ч; F = 2,5 м2; С =
Мпах=55,2 кВт; «тах=Л000 об/мин;
Рис. 1.7. График единой относитель-
ной скоростной характеристики,
предложенной проф. И. М. Лениным
= 26,9 кН; Gc4=13,8 кН; гк =
= г/А = 0,370-0,93 = 0,344 м.
Для автомобиля УАЗ-452
п остр о и м динами ческу ю ха -
рактеристику, используя широ-
ко известный способ описания
э кс пер и м е н т а л ьи ы х внешни х
скоростных .характеристик,,
предложенный проф. И. М. Ле-
* Краткий автомобильный сира-
вочник/НИИАТ Министерства авто-
мобильного транспорта РСФСР, M.f
Транспорт, 1982, с. 127.
24
ниным. Для этого воспользуемся графиком (рис. 1.7) или следу-
ющими данными (для карбюраторного двигателя):
M/Wt, % ........ 20 40 60 33 100 120
Л\,/Утах, %......... 20 50 73 92 100 92
Здесь ЛД и Мпах — мощность, затрачиваемая для движения ав-
томобиля со скоростью и, и максимальная мощность, a nv и Дтах —
частота вращения коленчатого вала двигателя при движении со
скоростью v и при максимальной мощности, об/мин.
Решение
Расчет выполняем в следующей последовательности:
а) по формуле (1.11) вычисляем частоту вращения коленчатого
вала двигателя для каждой передачи и скоростей, отличающихся
на 2—5 км/ч.
8, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 22, 25, 27, 30, 33, 35, 40 км/ч;
= 39,52-2,64а = 104,3а;
л’,11 =39,52-1,58а = 62,4а;
= 39,52’ 1,00а = 39,52а;
б) находим отношения частоты вращения коленчатого вала дви-
гателя nv к его максимальной частоте вращения лтах=4000 об/мин
для каждой из принятых скоростей:
v 100= 162,8 100 v =4,1а %;
^max 4000
„ ’00= 104'3-Ю0 _У=2>%;
4000
II .
Уу V _ 100= 62ДД00_у = 1,56а %;
fl max 4900
IV /?.! и 39,52’100
v 100 — а=0,99а %:
Птах 4000
в) по известным отношениям частоты вращения коленчатого ва-
ле! двигателя и данным проф. И. М. Лепина (см. выше) находим
отношения эффективных мощностей Л^/Мпах для каждой из пере-
дач и принятых скоростей в пределах н/сЛООО об/ мин.
Так как максимальная мощность известна, то из отношения эф-
фективных мощностей находим мощность двигателя, необходимую
для движения со скоростью V.
25
Таблица 1.7
Передачи и переда- точные числа км/ч об/мин кВт Ра>Н Рв’ н D, Н/Н
5 814 11,6 7685 1,4 0,286
I 10 1628 28,7 9507 5,8 0,353
й = 4,12 15 2442 42,0 9275 13,0 0,344
20 3256 51,3 8497 23,1 0.315
24 3907 54,5 7523 33,2 0,278
8 834 11,6 4806 3,7 0,178
II 16 1669 28,7 5942 14,8 0,220
Й1 = 2,64 20 2086 35,8 5930 23,1 0,220
25 2608 44,2 5856 36,1 0,216
30 3129 50,2 5544 51,9 0,204
38 3963 54,5 4752 83,3 0,174
18 1123 18,2 3352 18,7 0.124
25 1560 26,5 3513 36,1 0,129
III 30 1872 33,1 3567 51,8 0,131
йл = 1,58 35 2184 37,0 3504 70,7 0,138
•и 40 2496 42,5 3522 92,3 0,128
50 3120 49,6 3288 144,2 0,117
60 3744 54,1 2988 207,7 0,103
30 1186 20,4 2252 51,9 0,082
40 1581 27,6 2285 92,3 0,082
50 1976 33,7 2232 144,2 0,078
IV 60 2371 40,3 2225 207,7 0,075
ii v 1 ,00 70 2766 46,4 2196 282,7 0,071
80 3162 50,8 2103 369,2 0,064
90 3557 54,1 1991 467,3 0,057
95 3754 54,6 1904 520,7 0,051
100 = 4,1 у = 4,1 • 5=20,5 %.
Например
По да иным для н);щтах и ДДАДах (см. стр. 26) или графику на
рис. 1.7 находим ArS/Wmax=21 %, откуда
А'5 = 100Л'таз = 0,21-55,2 =11,6 кВт.
Расчеты сводим в табл. 1.7;
г) вычисленные значения эффективной мощности двигателя и
частоты вращения коленчатого вала дают возможность определить
значения тяговой силы на ведущих колесах автомобиля [см. фор-
мулу (1.12)].
Для разных передач:
_ I 5,125-4,12-0,92 Nv л N. и/ .
£>* Л ~ Z 539,29—
—“ Ч? pj <J
0,344 п 9
nil 5425-2,64-0,92 /А Nvi
О 4 С7 г* <? .
а •—• м, иО 0,344 ft-vi''
р[" -- 9,55 “ 5,125-1,58-0,92 АП = 206,82- N,d
0,344
т г г 9,55 - 5,125-1,0-0,92 Nv
р1 V = 130,90
0,344
26
Силу сопротивления воздуха
при разных скоростях вычисляем
по формуле (1.4):
0,3 -2,5
’------^ = 0,0577^;
1о
д) динамический фактор для
каждой скорости движения и пе-
редачи определяем по формуле
(1.3), Результаты расчетов сво-
дим в табл. 1.7, по результирую-
щим данным которой строим ха-
рактеристику (рис. 1.8).
На'график динамической ха-
рактеристики необходимо нанести
кривые динамического фактора
по сцеплению. Для этого задаем-
ся рядом значений коэффициен-
та сцепления (р —0,1; 0,2; 0,3; 0,4;
0,5 и 0,6 и по формуле (1.9) вы-
числяем динамический фактор по
сцеплению для скоростей 10, 20,
40, 60 и 80 км/ч, учитывая, что
<?сц/С = 13 800/26 900 = 0,513.
Вычисляем первый член в формуле
6 1
л — . -
т. V-0,3 ¥-0,2 — — . а.
“ г. __ ~~ ~ ¥-0,1
г. ,
20 SO 60 80 100
Рис. 1.8. Динамические характеристи-
ки автомобиля УАЗ-452.'
— по силе тяги;---------------по
сцеплению; Л-7 И передачи
(1.9) в функции от ср:
ср.......................... 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
cpGC4/t?.................... 0,051 0,102 0,154 0,205 0,256 0,<308
Затем вычисляем второй член и Всц.
Полученные значения динамического фактора по сцеплению на-
носим на график динамической характеристики по силе тяги (см.
рис. 1.8).
Совмещенный график динамических характеристик удобно ис-
пользовать при тяговых расчетах для определения предельных про-
дольных уклонов.
Такой график позволяет выделить зоны, в пределах которых
обеспечивается полное использование силы тяги.
Задание 1.6
Исследовать условия движения автопоездов
при расчетном уклоне
Исходные данные
В составе транспортного потока, кроме одиночных автомобилей,
имеются автопоезда. Определим условия их движения при продоль-
ном уклоне ЗО%о, значение которого установлено в задании 1.3.
27
Решение
В отличие от одиночного автомобиля сила тяги автомобиля-тя-
гача расходуется не только на преодоление сопротивления движе-
нию самого тягача, но и на преодоление дополнительно возникаю-
щих сопротивлений от движения прицепов или полуприцепов.
В этом случае уравнение тягового баланса выражается форму-
лой
Pa^(f1±i±6/)(t?+fiQ)+Pa/, (1.13)
где fi — коэффициент сопротивления качению автопоезда;
п — число прицепов;
Q — вес брутто прицепов;
P-s' — сопротивление воздушной среды автопоезда.
При рассмотрении равномерного движения (/==0) формула
(1.13) принимает более простой вид:
Ра=(Л±/)(б-М2)-1-Р'- (1.14)
Уравнение динамического фактора по силе тяги в случае движения
автопоезда на подъем
Ра—Р'
Da.n = ~ (U5>
G-\-nQ
Выражение (1.15) позволяет решить для автопоезда задачи, ана-
логичные тем, которые уже рассмотрены при выполнении тяговых
расчетов для одиночных автомобилей, т. ’ е. найти продольный
уклон, при котором обеспечивается движение автомобильного по-
езда с заданной постоянной скоростью, определить скорость, соот-
ветствующую заданному продольному уклону, а также установить
число прицепов и их вес брутто для конкретного автомобиля-тя-
гача.
Определим наибольший продольный уклон, который может пре-
одолеть поезд из автомобиля МАЗ-500А и одного прицепа весом
брутто 120 кН (прицеп МАЗ-886),
Для решения этой задачи необходимо вычислить динамический
фактор автомобильного поезда с учетом увеличения коэффициента
сопротивления качению автомобиля-тягача с одним прицепом на-
8% по сравнению с одиночным автомобилем. Коэффициент сопро-
тивления качению
/д = 1,О8/'о= 1,08-0,010 = 0,011.
Сопротивление воздушной среды при этом возрастает на 32%.
Однако, учитывая низкую скорость, при которой сопротивление воз-
душной среды имеет малое абсолютное значение, это увеличение
практически не отразится на силе тяги, необходимой на преодоле-
ние дополнительного сопротивления, что легко доказать расчетом.
Поэтому дополнительное сопротивление воздушной среды можно
не учитывать и принять =
Сделанное допущение позволяет для определения наибольшего
продольного уклона при движении с постоянной скоростью ис-
28
пользовать динамическую характеристику одиночного автомобиля.,
но пересчитать масштаб ординат по выражению
D^ — D
G-p/iQ
(I.I6>
или для автомобиля МАЗ-500А с прицепом МАЗ-866
Оап=Г> ---------------- =0,55£>.
(148,254-1 120,0)
По графику динамической характеристики (см. рис. 1.6) в со-
ответствии со скоростью (30 км/ч) найдем .0 — 0,080. Тогда динами-
ческий фактор автомобильного поезда Dan== 0,550=0,55-0,080 = 0,044
и наибольший продольный уклон, который он может преодолеть.,,
двигаясь с постоянной скоростью, tmas = Dan“"li=0,044—0,011 = 0,033.
Следовательно, автомобильный поезд из тягача МАЗ-500А смо-
жет преодолеть уклон 33%о на III передаче. Это удовлетворяет тре-
бованию, которое справедливо для автомобильных поездов и преду-
сматривает, чтобы наибольший продольный уклон автомобильные
поезд преодолевал на передачах не ниже II.
Проверим возможность движения автопоезда на участках доро-
ги с предельным продольным уклоном без буксования при мокром;
грязном покрытий (ср1~0,2):
г
- -тМ— =°.2
G-\-nQ O-p-fiQ
100 _ 0,06-4-302-10-з .
(148,25+120,0) (148,25+120,00)13
D™ =0,2-0,373— 0,0009 = 0 ,074;
<liax= 0,074-0,011 = 0,063, над 63 % 0.
Поскольку 63 % о >33 % о, буксования не произойдет.
При трогании с места автопоезда должны быть соблюдены два
условия: 1) сила тяги на ведущих колесах автомобиля тягача дол-
жна быть больше суммы сил сопротивлений движению или равна
ей; 2) сила тяги не должна превышать силу сцепления колес с по-
верхностью дороги, т. е.:
>1 cos a+sln a+j'/^Cfmax/Gan; (1.17)-
>1 cos a+sin (1.18)
где a — коэффициент, учитывающий повышение сопротивления движения в мо-
мент трогания автопоезда с места за счет «прихватывания» тормозных
колодок п протектора шин в зимний период и «прилипания» шип к по-
верхности покрытия при высоких летних температурах. Значения а рав-
ны в летних условиях примерно 1,5—2,5, в зимних 2,5—5,0;
a — угол наклона поверхности проезжей части к горизонтальной линии е
продольном профиле при i~30%0 sina==0,03; cosa = 0,999;
/ — ускорение автопоезда в начальный гчомент времени трогания его с мес-
та, равное 1 0,5 м/с2.
1 3 аквп
1967, 255 с.
Я. X. Прикладная теория движения автопоезда. М.: Транспорт...
2&
V
Формулы (1.17) и (1.18) могут быть преобразованы в более
удобный для расчетов вид, если принять / = 0,5 м/с2 и учесть, что
//g=0,05 и afi cos a + sinu=2,50-0,011-0,999+0,03=0,057:
0,057+0,05
ф1 бсц
0,057+0,05
(1.19)
(1.20)
где Gn и Ga — соответственно вес брутто прицепа и автомобиля-тягача.
Проверка первого условия заключается в вычислении силы тяги
при движении автомобиля на I передаче, т. е.: £> =--; Рв = 0;
G+Qn
По динамической характеристике МАЗ-500А для I передачи
D = 0,35.
Так как D= - — и Ри=0, то
UT Qn
Лд max = £»(G+Qn) = 0,35(148,25 + 120,0) =93,89 кН.
Подставляя Липах в уравнение (1.19), получим:
120 = - —-148,25, пли 120,0 = 877,45—148,25, или 120,0<729,20.
Полученное неравенство означает, что трогание автопоезда на
участке с продольным уклоном 30 % о не встречает каких-либо за-
труднений, так как динамические возможности автопоезда имеют
большой резерв.
Для проверки второго условия задаемся различными значе-
ниями cpt и определяем состояние покрытия, при котором возможно
трогание с места автопоезда без пробуксовывания, учитывая, что
<?С1(=100 кН:
Ф1=0,1; 120,0=0,1
100,0
0,107
— 148,25;
120,0>93,46—148,25;
100,0
! = 0,3; 120,0<0,3 —....... —148,25;
’ ’ 0,107 ’ '
120,0< 132,12.
Следовательно, трогание с места без буксования автопоезда,
остановившегося на участке с максимальным продольным уклоном
ЗО%о, возможно лишь в том случае, если коэффициент сцепления
шин ведущих колес автомобиля-тягача будет не ниже 0,30.
30 |
Задание 1.7
Установить расстояния видимости на проектируемой дороге
и подъезде к ней
Исходные данные
Расстояния видимости определяем для двух автомобильных до-
рог: автомобильной магистрали с расчетной скоростью движения
150 км/ч и примыкающей к ней автомобильной дороги III категории
с расчетной скоростью 100 км/ч.
Решение
В настоящее время в теории проектирования автомобильных до-
рог приняты три схемы видимости: 1) остановка автомобиля перед
препятствием; 2) торможение двух автомобилей, двигающихся на-
встречу друг Другу; 3) обгон легковым автомобилем грузового ав-
томобиля при наличии встречного движения.
Для автомобильной магистрали расстояние видимости определя-
ем исходя из схемы 1 видимости. Схемы 2 и 3 для автомобильных
дорог с раздельными проезжими частями не применяются.
Расчет выполняем для горизонтального участка дороги:
V
3,6 2э4ф1
где у — скорость наиболее скоростного легкового автомобиля, км/ч;
Кэ — коэффициент, учитывающий эффективность действия тормозов, значе-
ния которого для легковых автомобилей и грузовых на их базе при-
нимаются равными 1 1,3, а для грузовых автомобилей, автопоездов и
автобусов — 1,85;
Ф1 — коэффициент продольного сцепления при торможении на чистых по-
крытиях, принимаемый равным 0,50;
к.б—зазор безопасности, принимаемый равным 5 м.
После подстановки и вычислений получаем
„ 150 1,3-150й
ЩЩГ+5=277'0 м~280 м-
При расчете видимости па подъездной дороге рассматриваем
все три схемы видимости:
По схеме 1 [см. формулу (1.21)]
100 1,3 ЛОО2
5!=——” + -. - 4-5=135,2 М~14О м.
3,6 254-0,50
По схеме 2 расстояние видимости равно сумме тормозных путей
автомобилей, двигающихся навстречу друг другу по одной полосе
движения, двух расстояний, которые пройдут автомобили за вре-
мя реакции водителей и зазора безопасности между остановивши-
мися автомобилями. Расчет ведем из предположения, что скорости
1 Великанов Д, П. Автомобильные транспортные средства. М.; Тран-
10рт,.-1977, с. 108.
31.
автомобилей одинаковы, участок дороги горизонтальный и коэффи-
циенты, учитывающие эффективность действия тормозов, одинако-
вы и равны 1,3
+ 5
100
I >8
1,3-1002
" +5 = 265,4 м~270 м.
127-0,50
По схеме 3 расчет ведем исходя из предположения, что легко-
вой автомобиль, двигающийся со скоростью щ£ = 100 км/ч, обгоняет
грузовой автомобиль, двигающийся со скоростью ог=50 км/ч, с вы-
ездом на полосу встречного движения. При этом принимаем уча-
сток дороги горизонтальным, скорость движения встречного авто-
мобиля щ = 55 км/ч, обгон начинается, когда легковой автомобиль
приближается к грузовому па расстояние, равное разности тормоз-
ных путей и пути Л, которое пройдет легковой автомобиль за время
'принятия решения об обгоне. В этом случае расстояние между лег-
ковым и грузовым автомобилями в момент начала заезда на поло-
су встречного движения
(л 9 ч / о р\
4J = ЧТ" -.....—-- — —— -Г —----------.
254?i 3,6 254-д
Подставляя известные данные, получим
100 ! 1,3 (W—50-7)
3,6 254-0,50
= 104,6 м,
Легковой автомобиль нагонит грузовой автомобиль и поравня-
ется с ним, пройдя путь L\ со скоростью ол и затратит на это время
За это же время грузовой автомобиль пройдет путь Ц—(/2+Л)
со скоростью щ, где 1а — длина грузового автомобиля (принимаем
3 м). Приравнивая значения времени и решая уравнение относи-
тельно Ц, получим:
После подстановки и вычислений
100
100-50
(104,6+3) =215,2 м.
Затем легковой автомобиль должен возвратиться на свою поло-^
-су движения, но на таком расстоянии перед грузовым автомоби-
лем, чтобы он мог затормозить до полной остановки и при этом ос-
талось некоторое расстояние безопасности (5 м). При таком пред-
положении это расстояние
_ 1,3-502
254ф! +з'ь“ 254-0,50
+5 = 30,6 м.
По аналогии с ранее выполненным приравниванием времени, не-
обходимого легковому автомобилю для возвращения на свою по-
32
л осу движения, и времени, за которое пройдет грузовой автомо-
биль путь по своей полосе, получим:
£2 £2 — (J-з С)
Дп vT
L, ---------~±— + za).
Ул — vr
После подстановки и вычислений
100
Л2==- 700=50_ (30-6+3),=е7 м'
Легковой автомобиль должен завершить обгон и возвратиться
на свою полосу движения до момента встречи со встречным авто-
мобилем, который движется со скоростью г»в=55 км/ч и за период
обгона проходит путь
+Ь2) Щ (215,2+67)55
ил 100
Следовательно, расстояние видимости из условия обгона
•S3 = Z,i+jL2H-Z,3 = 2I5,2-C67 + 155,2 = 437,4 м^440 м.
В случае движения встречного легкового автомобиля со скоро-
стью 100 км/ч расстояние видимости возрастает до
S3 = 215,2+67 + 282,2 = 564,4 я^570 м.
Следует отметить, что расстояния видимости, вычисленные из
условия обгона, в значительной степени зависят от разности скоро-
стей обгоняемого и обгоняющего автомобиля. С уменьшением раз-
ности в скоростях расстояния видимости сильно возрастают.
На участке подъезда, расположенном в пределах населенного
пункта сельского типа, определим минимально необходимое рас-
стояние боковой видимости для расчетной скорости автомобиля
27а—60 км/ч, скорости бегущего пешехода, пересекающего дорогу
Пи—10 км/ч, и расчетного расстояния видимости, определенного из
условия остановки перед препятствием Si —140 м
о 4tl 10
5б0;< —---- Si= ++ 140=23,3 м«24 м.
va 60
Скорость автомобиля принята с учетом ограничения в пределах
населенного пункта.
Задание 1.8
Установить наименьшие радиусы кривых в плане
и продольном профиле автомобильной магистрали
и подъезда к ней
Исходные данные
Исходными являются те же данные, что и в задании 1.7.
2 1726
33
Решение
Кривые в плане. Наименьший радиус кривой в плане:
Я-- ----------,
127(ц±12)
(1-22)
где i, — расчетная скорость движения, км/ч;
р — коэффициент поперечной силы;
е*2 — поперечный уклон проезжей части (для цементе бетонных и асфальтобе-
тонных ровных покрытий £2=0,02).
Устойчивость автомобиля при движении по кривой зависит от
принятого значения коэффициента поперечной силы, которое дол-
жно удовлетворять одновременно требованиям безопасности (от-
сутствие возможности опрокидывания и заноса автомобиля при мок-
ром покрытии), комфортабельности движения и ограниченного по-
вышения расхода топлива и износа шин. При этом движение авто-
мобиля рассматривается па наружной относительно центра кривой
полосе движения. В этом случае формула (1.22) имеет в знамена-
теле один знак:
уъ
127(р,—i2)
(1.23)
Коэффициент поперечной силы, определяется отношением равно-
действующей активных сил (составляющие массы автомобиля и
центробежной силы), приложенной к центру тяжести автомобиля
и стремящейся опрокинуть или сдвинуть автомобиль по покрытию,
к весу автомобиля. В площади контакта шин с дорожным покры-
тием возникают поперечные реактивные силы, направленные к цент-
ру закругления. Отношение равнодействующей этих сил к весу
автомобиля называют коэффициентом поперечного сцепления. Ко-
эффициент сцепления зависит от состояния покрытия, скорости дви-
жения, строения поверхности покрытия, конструкции и размера
шин и многих других факторов.
В СССР при расчете наименьших радиусов в плане рассматри-
вают движение автомобиля по мокрому чистому покрытию. При
этом коэффициент поперечного сцепления принимают в качестве
основного критерия и формула радиуса кривых в’плане имеет вид:
—V- <Е24>
127(ф2—ц)
За расчетное значение коэффициента поперечного сцепления
принимают ф2-= 0,05~-0,10.
После подстановки и вычислений имеем:
для автомобильной магистрали ' '
1503
Р =-------------= 2952,8 м~ 3000 м;
127(0,08—0,02)
1002
для подъезда к магистрали /?== ~127(0 08—(Го2) =1312 м'- 34
34
Округляя значение R в большую сторону, принимаем 1350 м.
В исключительных случаях допускается применять меньшие ради-
усы, но с устройством виража, т. е. односкатной проезжей части с
уклоном к центру кривой. В этом случае вираж воспринимает часть
.поперечной силы и значение коэффициента поперечного сцепления
можно увеличить до 0,15—0,20, но при этом возрастают расход топ-
лива и износ шин.
Действующие СНиП П-Д.5-72 (п. 3.18) рекомендуют поперечные
уклоны проезжей части на виражах С принимать (в скобках указа-
ны уклоны виража при частых гололедах);
/ Радиусы кривых
< плане, м
у Поперечный
Х. виража, %0
Учитывая частые случаи гололедов в Белорусской ССР, уклон
виража принимаем равным 40%0, а величину коэффициента по-
перечного сцепления 0,15 и 0,16. Изменяя знак перед поперечным
уклоном в формуле (1.24) и подставляя принятые значения, полу-
чим радиусы, при которых необходимо устройство виража:
для автомобильной магистрали
1502
R --------------
127(0,15+0,04)
в
. - >2000 1000 700 650 ^600
уклон
. . . 20(20) 30(30) 40(40) 50(40) 60(40)
=932,4 м-1000 м;
1002
------:----------- = 393,7 м^400 м.
127(0,164-0,04)
радиусов кривых в плане обеспе-
для подъездной дороги р =
Определим, какие значения
чат видимость в ночное время с учетом ухудшения ее за счет не-
подвижного закрепления фар и сокращения длины участка, осве-
щенного фарами, с уменьшением радиуса. Радиус, при котором ви-
димость поверхности проезжей части будет соответствовать расчет-
ному расстоянию видимости, может быть вычислена по формуле
30S1
Ci
где 5[ — расстояние видимости поверхности дороги, определяемое по формуле
(1-21), м;
а—угол расхождения пучка света фар, градусы (а—2°).
Принимая ранее вычисленные значения Si и подставляя их в
формулу (1.25), получим:
для автомобильной магистрали (Sj = 280 м)
Д4200 м,
для подъездной дороги (Si = 140 м) Я = —-1-0 2100 м.
. В случае применения сопряженных обратных круговых кривых
наименьших радиусов между концом одной кривой и началом со-
седней с ней кривой обратного направления необходима прямая
вставка, длина которой не должна быть меньше длины отгона ви-
ража и длины переходной кривой (из расчета размещения на пря-
2* 35
(1.25)
30-280
мой вставке половины длины отгона или половины длины переход-
ной кривой одного закругления и соответствующих половинок дру-
гого закругления).
Длину отгона виража определяем в зависимости от ширины про-
езжей части Ь, поперечного уклона виража С и дополнительного'
уклона Z3, возникающего при подъеме наружной кромки проезжей
части над проектным уклоном при отгоне виража:
Д.[Т=^. (1.26)
д
При расчете принимаем:
для автомагистрали при раздельном вращении проезжих частей
вокруг внутренней кромки с учетом С = 40%0, 6 = 11,25 и, С=5%о
, 11,25-0,04
Zo.tr = ---“ =90 м;
0,00о
для подъездной дороги 6 = 7,5 м, лв=40%0, 6?=1О%о- Отсюда
7,5-6,04
Lm= 0,010 ~301''
Следовательно, длина прямой вставки из условия размещения
отгона виража должна быть нс мспсс 90 м и 30 м соответственно.
Длина переходной кривой
и'1
L - -
47/Д
(1-27)
где v — расчетная скорость движения, км/ч;
I—-нарастание центробежного ускорения при движении автомобиля па уча-
стке переходной кривой (принимаем равным 0,5 м/с5);
7? — наименьший радиус кривой, м.
Подставляем известные значения:
. „ I503
для автомобильной магистрали ди=-------------=143,6 м~150 м;
47-0,5-1000
1003
ДЛЯ подъездной дороги £.,= 47 05'400 = 10бЛ м-110 М.
Сравнивая полученные значения, приходим к выводу, что дли-
ны отгона виража следует увеличить до длин переходных кривых
и принять длину прямой вставки между обратными круговыми кри-
выми соответственно 150 и НО м.
Для полученных значений переходных кривых и минимальных
радиусов кривых в плане вычисляем параметры переходных кри-
вых:
для автомобильной магистрали А= ) ~RL~ 1000-150=
= 387,3 ~ 400 м; ______
для подъездной дороги /1= V 400 110 = 209,8 — 210 м,
Сравниваем эти значения с минимально допустимыми значения-
ми параметров, которые вычисляем по формуле Л} = 0,21 v3:
для автомобильной магистрали Ai = 0,21]/' 1503 = 386 м (так
как Л^Л, принимаем Л = 400 м);
для подъездной дороги At = 0,21 1003 = 210 м (так как Л; = Л,
то параметр 210 м может быть принят для проектирования).
36
Кривые в продольном профиле. Радиус вертикальных выпуклых
кривых определяем из условия обеспечения видимости поверхно-
сти дорожного покрытия:
Р^ s]/2d,
(1.28)
где S’j — расстояние видимости поверхности дороги (см. задание 1.7), м;
d — высота глаза водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги
(г/= 1,2 м).
Для автомобильной магистрали р = —------------- =.-32 667 м-35 000 м,
2 1,2
1402
ДЛЯ подъездной дороги /? = =8167 М'^8500 м.
Исходя из условия обеспечения видимости встречного автомо-
биля при обгоне грузового автомобиля на подъездной дороге ра-
диус вертикальной выпуклой кривой должен быть:
4402
7? = - - ~ — 80 667 м~100 000 м.
£ ' 1 ' X/
Радиус вертикальных вогнутых кривых определяем из условия
обеспечения видимости поверхности проезжей части дороги, так
как фары автомобиля па вогнутых кривых малых радиусов осве-
щают поверхность покрытия лишь вблизи автомобиля и необходи-
мое расстояние видимости может быть не обеспечено:
2(/z,t+Si sin а/2)
(1.29)
где S[ —расстояние видимости поверхности покрытия, м;
Лф — высота фар легкового автомобиля над поверхностью проезжей части
(ЙФ =0,75 м);
а — угол рассеивания пучка света фар (а=2°).
После подстановки известных значений получим:
для автомобильной магистрали
-2802
2(0,75+280-0,0175)
= 6938 м;
для подъездной дороги
140-
/? = ——-' " - - — =3062 м.
(0,75 + 140-0175)
Округляя эти значения в большую сторону, соответственно при-
нимаем 7000 м и (Л00 м.
В исключительных случаях радиусы вертикальных вогнутых
кривых назначают из условия ограничения центробежной силы.
За критерий принимают самочувствие пассажира и перегрузку рес-
сор.
С учетом приведенных требований величину радиуса вертикаль-
ных кривых определяем из выражения
Р = '+/6,5, (1 до)
где и — расчетная скорость движения, км/ч.
37
Таблица 1.8
Технические нормативы Категории дороги По расчету По СНиП П-Д,5-72 Принято для проектиро- вания
Расчетная скорость, км/ч I 150 150 150
IH 100 100 100
Наибольший продольный ук- I 30 30 30
лон, %0 III 50 50
Наименьшие радиусы кривых в плане:
без устройства виража, м I 3000 — 3000
III 1350 1350
с устройством » , и I 1000 1000 1000
III 400 400 400
из условия видимости в I 4200 — 4200
ночное время, м III 2100 " 2100
Наименьшие радиусы вер- тикальных кривых:
ВЫПУКЛЫХ, м I 35000 25000 35000
III 8500 10000 8500
вогнутых из условия вади- I 7000 8000 8000
мости в ночное время, м III 3100 3000 3100
вогнутых из условия огра- I 3500 4000 3500
г-шчения перегрузки рее- III 1600 1500 1600
сор, м Расстояние видимости:
поверхности дороги, м I 280 250 280
III 140 140 140
встречного автомобиля, м I *-— — '
III 270 280 270
боковой, м
III 24 — 24
Параметры переходных кри- I 400 400
вых (клотоид), м III 210 - 210
При ti—150 км/ч, — 3460 м, округляя в большую сторону, при-
нимаем Л* —3500 м.
При 100 км/ч, 7?—1535 м, или после округления R~ 1600 м.
Полученные расчетом технические нормативы сводим в табл. 1.8,
в которой для сравнения приведены нормативные значения из
СНиП П-Д.5-72.
Задание 1.9
Рассчитать оптимальные уровни загрузки дороги
движением
Исходные данные
В целях улучшения обслуживания населения и обеспечения
транспортных связей крупных промышленных центров в Москов-
ской обл. запроектирована автомобильная дорога М-Р, которую
характеризуют следующие показатели:
38
Таблица 1.9
Показатели Автомобили
грузовые легковые автобусы
Коэффициент использования пробега 0,65 0,85 0,95
Коэффициент использования грузо- 0,93 0,5 0,6
подъем пости (вместимости)
Средняя грузоподъемность, т 5,0 —-*
Средняя пассажиро-вместимость, пас- 4 28
сажирь!
протяжение 28 км; год завершения строительства 1983 г.; рас-
четный перспективный год 2003 г.,
перспективная интенсивность движения на наиболее загружен-
ном перегоне 65 200 авт/сут, в том числе по типам подвижного со-
става, авт/сут: автобусы 2800 (4,3%); легковые автомобили 29 400
(45,1%); легкие грузовые (до 2 т) 9900 (15,2%); средние грузовые
(до 5 т) 10 500 (16,1%); тяжелые грузовые (до 8 т) 7950 (12,2%);
тяжелые грузовые (свыше 8 т) 4650 (7,1 %);
перспективные показатели работы дороги: грузооборот
933 млн. т-км; пассажирооборот 726 млн. пасс-км; транспортная
работа 575,7 млн. авт-км; среднее значение интенсивности движе-
ния 56 300 авт/сут;
среднее значение коэффициента ежегодного прироста интенсив-
ности движения (при росте интенсивности по закону сложных про-
центов) 1,09;
расчетная интенсивность движения в год ввода дороги в экс-
плуатацию (1984 г.), авт/сут: на наиболее загруженном перегоне
12 700; среднее значение по дороге 10 950.
Эксплуатационные показатели подвижного состава приведены
в табл. 1,9.
Дорога проходит в равнинной местности, и сложностей для вы-
бора элементов плана и продольного профиля пе возникает. Поэто-
му основные направления экономного расходования средств заклю-
чаются в выборе наиболее удачных проектных решений для элемен-
тов поперечного профиля. Такие решения целесообразно обосно-
вать с использованием понятия о рациональном уровне загрузки
дороги движением.
Решение
Основные технические решения. По расчетной интенсивности
движения в соответствии с СНиП П-Д.5-72 (пп. 1.3, 1.7) автомо-
бильная дорога должна быть отнесена к I категории с числом по-
лос движения 8 (п. 3.6). Дорога проектируется для скоростного
движения, поэтому ширину разделительной полосы между разными
направлениями движения необходимо принять равной 6 м (см.
39
п. 3.4). Ширина обочин — 3,75 м с краевыми полосами по 0,75 м.
Дорожное покрытие — усовершенствованное капитальное.
По обеим сторонам дороги в пределах обочин предусматрива-
ются остановочные полосы шириной по 2,25 м с черным покрыти-
ем. Обочины со стороны бровки земляного полотна укрепляют
грунтощебнем толщиной 24 см. Со стороны разделительной полосы
запроектированы укрепительные полосы шириной 1 м. Конструк-
ция дорожной одежды краевых полос принята по типу основной
дороги.
Для обеспечения удобства и безопасности движения пре-
дусмотрено освещение дороги в томное время суток, а также
устройство постоянной линии связи. Пересечения с железными и
автомобильными дорогами проектируются в соответствии с требо-
ваниями СНиП в разных уровнях.
Сметная стоимость строительства дороги определена в размере
81,2 млн. руб. при стоимости 1 км — 2,9 млн. руб.
Вследствие высокой стоимости строительства проектируемой ав-
томобильной дороги необходимым является поиск возможностей ее
снижения. В соответствии с п.п.1.1 и 1.2 СНиП II-Д.5-72 допуска-
ются отступления от норм по отдельным элементам и участкам,
обоснованные технико-экономическими расчетами. В данном слу-
чае возможно снижение стоимости строительства (при соответст-
вующих обоснованиях) за счет уменьшения количества полос про-
езжей части, а также ширины земляного полотна. В свою очередь
это позволит сократить затраты па искусственные сооружения в
результате уменьшения длины труб и ширины мостов и путепрово-
дов.
Технически приемлемые в данных условиях решения и сметные
стоимости строительства дороги в случае осуществления каждого
из них, приведены в табл. 1.10. Решения с шириной проезжей ча-
сти 43,5 м и количеством полос движения 6 и 4, а также 36,0 м и
количеством полос движения 4, предусматривают возможность
дальнейшего увеличения проезжей части за пределами 20-лстнсй
перспективы.
Расчет пропускной способности. Расчет выполнен для каждого
из предусмотренных в табл. 1.10 технических решений в соответст-
вии с положениями «Руководства по оценке пропускной способно-
Таблица 1.10
Ширина земляного полотна, м Сметная стоимость строительства 1 км дороги, тыс+ руб., при числе полос движения
8 6 4
43,5 2900,0 2718,5 2537,1
36,0 — — 2502,2 2320,8
28,5 — — 2106,6 * л
46
Таблица 1.11
S да । Макси- непт 1 й с 11 ii- женш: пропускной способ] гости Пр а кт и- Уровень загрузки движением
Ширина земля- ного полот- арианта ;юс движе мальная пропуск- ная спо- собность легковых. 1 а ческая пропуск- ная спо- собность, легковых лее 1ВД CD , СП 1 3 г, £ и ДЛЯ до- 1счетлом
на, м Номер в о 1— с и рг автомоби- лей в час Р I 2 3 1 л автомобну лей п час 1 । на наибо зпгружеь перегоне средний . дороги средний . роги в рг 1996 г.
43,5 1 8 14 400 0,85 1,23 1,23 1,10 16 580 0,51 0,44 0,22
2 б 10 800 0,85 1,10 1,10 12 435 0,68 0,59 0,29
3 4 7 200 0,85 1,23 8 290 1,02 0,88 0,44
36,0 4 6 10 800 0,85 1,23 1,10 12 435 0,68 0,59 0,29
5 4 7 200 0,85 1,23 1,10 8 290 1,02 0,88 0,44
28,5 б 4 7 200 0,85 1,23 1,10 8 290 1,02 0,88 0,44
сти автомобильных дорог» *. Результаты расчетов сведены в табл,
1.11. В расчетах учтено, что на пропускную способность оказывают
влияние, наряду с числом полос движения также такие факторы, как
состав движения (коэффициент р3), разметка проезжей части и
оборудование дороги указателями полос движения (коэффициенты
₽12 и Pis), предусмотренные в проекте дороги.
Расчет приведенной интенсивности движения и уровней загруз-
ки. Приведенную интенсивность движения п определяют, используя
данные об интенсивности и составе движения и применяя коэффи-
циенты приведения в соответствии с рекомендациями Руководства;
У
Р-31)
где а — коэффициент перехода от среднегодовой среднесуточной интенсивно-
сти движения к расчетной часовой. Для дорог Центрального района
РСФСР принимается равным 0,076 (см. стр. 4 Руководства);
N — среднегодовая среднесуточная интенсивность движения, авт/сут;
Из — количество автомобилей j-го типа в составе потока движения, в до-
лях единицы;
Kn.j — коэффициент приведения автомобилей транспортного потока к лег-
ковому движению (см. задание 1.10).
По формуле (1,31) получаем приведенную интенсивность дви-
жения в первый год эксплуатации дороги, выраженную в легковых
автомобилях в час:
для наиболее загруженного перегона
/ц = 0,076-12 700(0,043-3,5 + 0,451 1,0 + 0,152 • 1,5 + 0.161 • 2,0 +
+ 0,122-2,5 + 0,07b,3,5) = 1645;
среднее значение для дороги --0,076-10950- 1,705—1419.
1 Минэвтодор РСФСР, ?+: Транспорт, 19+2 разд. 2 (далее по тексту «Ру-
ководство»)
41
Приведенная интенсивность движения перспективного 2003 г,,
легковых автомобилей в час:
для наиболее загруженного перегона /г2о — 0,076-65 200-1,705 =
= 8449;
среднее значение для дороги «20 = 0,076-56 300-1,705 = 7295.
Коэффициент загрузки представляет собой отношение приведен-
ной интенсивности какого-либо года к практической пропускной
способности автомобильной дороги.
В табл. 1.11 приведены коэффициенты загрузки дороги движе-
нием в перспективном 2003 г. для каждого из вариантов проектных
решений.
Установление расчетного года. Расчетный год для определения
технических и экономических показателей сравниваемых вариантов
одинаков и равен
№ 0 + 0,301 ], (1.32)
Ig?
где q — коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения, равный
1,09 (см. исходные данные);
7СЛ—технический срок службы сравниваемых вариантов. С учетом специ-
фики поставленной задачи принимается равным 20 годам (методику
расчета Тол см. в задании 1.11).
Вычисленные на год tvi показатели являются средневзвешенны-
ми за период, характеризуемый техническим сроком службы срав-
ниваемых вариантов.
Учитывая, что для всех рассматриваемых вариантов проектных
решений значение Тсл_ — 20, по формуле (1.32) получаем расчетный
год:
]g,09 [~0,301+lg(l + l,0^)] = I3.
Таким образом, расчетным для рассматриваемых вариантов про-
ектных решений является 1996 г. Тогда:
интенсивность движения расчетного года:
Д9з= 10950-1,0913~1 = 28250 авт/сут; приведенная интенсивность
расчетного года:
п13=0,076-28250-1,705 = 3661 легк. авт/ч. Коэффициенты загруз-
ки дороги в расчетном 1996 г. (см. табл. 1.11) изменяются в диа-
пазоне 0,22—0,44 н характеризуют среднюю загрузку проектируе-
мой дороги в течение срока рассматриваемой перспективы в 20 лет.
Определение расчетной скорости транспортных потоков. Расчет-
ную скорость транспортного потока для разных вариантов проект-
ных решений целесообразно определить для интенсивности движе-
ния 1996 расчетного года. В итоге получаем средневзвешенное зна-
чение скорости за срок сравнения.
В табл. 1.12 приведены расчетные скорости транспортных пото-
ков для каждого варианта проектных решений, вычисленных по
следующим формулам (при коэффициенте загрузки дороги движе-
нием менее 0,8) для дорог:
42
Таблица 1.12
Варианты проектных решений
Показатели 1 2 3 4 5 6
Сметная стоимость строительства 1 км дороги, тыс. руб. 2900,0 2718,5 2537,1 2502,2 2320,8 2106,6
Интенсивность движения в расчет- ном 1996 г. на две полосы, авт/сут 7062 9418 14125 9118 14125 14125
Коэффициент /e1V; 0,2(5 0,22 0,13 0,22 0,1.8 0,18
Расчетная скорость транспортного потока, км/ч 67,4 63,5 46,0 63,5 46,0 46,0
с двумя полосами движения t>=52—(0,019—0,00014рл^ +
+ 0,22рл;
с четырьмя полосами v = 59— (0,015—0,00012 рл)N5-0,21 рл;
с шестью полосами У —62—(0,012—0,00010/J^/V + 0,20 рл;
с восемью полосами а=64—(0,009—0,00008рл).¥ + 0,19рл,
где рд—доля легковых автомобилей в потоке, %;
N —интенсивность движения в обоих направлениях, авт/ю
Расчет показателей, характеризующих единовременные затраты.
При расчетах единовременных затрат по вариантам воспользуем-
ся системой удельных показателей. Удельная капиталоемкость про-
ектных решений
t „ -j-Kai
------ (1-33>
где Ki —сметная стоимость строительства дороги по каждому из г-х рассмат-
риваемых вариантов, тыс. руб. Может быть определена с учетом по-
казателей, приведенных в табл. 1.10.
•Кнрг — затраты на капитальные ремонты по вариантам, приведенные к од-
ному году, тыс. руб./км. Для усовершенствованных капитальных по-
крытий затраты па капитальные ремонты в расчете на две полосы
проезжей части составляют 1,72 тыс, руб/км;
Тс. — срок сравнения вариантов, равный 20 годам.
Li — протяжение каждого из рассматриваемых вариантов, км (для
всех вариантов 28 км).
/•( <—коэффициент приведения разновременных затрат для расчетного
года, +;
(И-£Н1/р) ~ (1+0,08)13 ~ ’368;
/+ i — затраты на приобретение подвижного состава, необходимые для
освоения объемов перевозок по каждому из вариантов;
LNI X Cjrj J
Kai =1,4 —------+— ; (1.34)
fpi ?—расчетное значение скорости транспортного потока по вариантам,
км/ч (см. табл. 1.12);
Cj —норматив удельных капиталовложений в предприятия автомо-
бильного транспорта на один списочный автомобиль и капита-
ловложения в подвижной состав, тыс. руб.
43
Ta j — среднее время нахождения автомобиля в наряде, ч,
dj— среднее значение коэффициента выпуска подвижного состава на
линию;
!ф(/р) — функция, определяющая характер ежегодного прироста интенсив-
ности движения;
ф(гф) = Д'1 = 1,0913-1 = 2,81;
Рт i — суммарная транспортная работа по каждому из вариантов про-
ектных решений. За срок службы 70=20 лет составит: Р? : =
= 365-10"6N13-Li-Tz = 365-10-6• 28250 2820 = 5774,3 млн. авт-км.
Значения показателей Cj, 7+ь dj при имеющемся на дороге со-
ставе движения определяют на основании нормативов, приведен-
ных в «Руководстве по технико-экономическому обоснованию и вы-
бору вариантов трасс автомобильных дорог».
Затраты на развитие автотранспортных предприятий [см. фор-
мулу (1.34)] составят:
при 8 полосах движения
10 950
Д+= 1,4-28 - - — -- [1+2,81-0,386] X
67,4
2J .36-0,043 J?,5+ 0,45_1
12,1-0,734 + 10,6-0,794
9,23-0,151+ 11,15-0,161+ 13,7-0,122 15,57-0,071
+ 9,2-0,603 + 9,2-0,603
= 20 800 тыс. руб.;
„ 560 400
при о полосах движения ЛХ,= ------—1 = 22 120 тыс. руб.;
63',з
. 560 400
при 4 полосах движения Ла4 = —— — =30.420 тыс. руб.
На основе вычисленных показателей по формуле (1.33) опреде-
ляем удельную капиталоемкость каждого из проектных решений:
по варианту 1 (8 полос движения)
2900,0-28+1,72-4-20-28-0,368+20 800
10-5774,3
= 1,791 коп/авт-км;
по варианту 2 (6 полос движения)
2718,5-28 + 1,72.3-20.28.0,368 + 22 120
Й9 ==------------------------------------
10-5774,3
по варианту 3 (4 полосы движения)
2537,1 -28+1,72 -2 • 20 • 28 • 0,368+30 420
йз --- —---------------------------------
10-5774,3
= 1,717 коп/авт-км;
= 1,769 коп/авт-км;
по варианту 4 (6 полос движения)
2502,2-28+1,72-3-20-28.0,368+22 120
Йд =
10-5774,3
по варианту 5 (4 полосы движения)
2320,8.28+1,72.2-20-28-0,368+30 420
------------------------------------
10*5774,5
= 1,614 коп/авт-км;
= 1,666 коп/авт-км;
44
по варианту 6 (4 полосы движения)
2106,6-28+1,72-2-20-28-0,368+30 420
+. =----------------------—-——------------- =1,558 коп/авт-км.
10-5774,3
Определение удельных текущих затрат. По аналогии с единовре-
менными затратами, удельные текущие затраты (себестоимость пе-
ревозок) определяем как сумму нескольких составляющих на рас-
четный год t-p:
где Сд {— удельные затраты на содержание, текущий и средние ремонты авто-
мобильной дороги (дорожная составляющая себестоимости перевозок),
коп/авт-км;
Са , — удельные затраты автомобильного транспорта па осуществление пе-
ревозок грузов и пассажиров (автотранспортная составляющая себе*
стоимости перевозок), коп/авт-км;
Сц i удельные затраты, связанные с дорожно-транспортными происшестви-
ями, коп/авт-км;
Св i — удельные затраты, связанные с пребыванием пассажира в пути,
коп/авт-км.
Дорожную составляющую определяют по данным, приведенным
в «Руководстве по технико-экопомическому обоснованию и выбору
вариантов трасс автомобильных дорог» с использованием в каче-
стве расчетной следующей формулы:
СЛ1 ~k х . 2 [Р д.гр.у Уу + Дспор, j(l—у j) ] 1] j, (1.36)
где Ал . — коэффициент, учитывающий изменение дорожно-эксплуатационных за-
трат при различной интенсивности движения (определяется как функ-
ция от интенсивности, приходящейся на две полосы движения). Для
каждого из вариантов проектных решений на расчетный 1996 г. при-
веден в табл. 1.12; P-i.ry.j и Рд.норл—расходные ставки по дорожно-
эксплуатационным затратам соответственно при груженом и порож-
нем пробеге автомобилей, коп/авт-км;
У/ — коэффициент использования пробега (табл. 1.13).
Воспользуемся приведенными в табл. 1.13 показателями для
расчетов дорожной составляющей себестоимости по формуле
(1,36):
по варианту 1
Gi = 0,26 {[ 1,23 0,95 +1,23 (1—0,95) ] 0,043+ [0,19- 0,85+0,19(1 —0,85) ] 0,451 +
+ [0,29-0,50+0,19(1—0,50)]0,152+[0,66-0,65+0,38(1-0,65)]0,161+[0,85 -0,65 +
+ 0,47(1-0,65)]0,122+[1,43-0,65+0,76(1—0,65)]-0,071} =0,114 коп/авт-км;
____ Табл и ц а 1.13
Состав потока движения Расчетные значения показателей
Рл.гр+ РД-1тОР.У
Автобусы 0,95 0,043 1,23 1,23
Легковые автомобили 0,85 0,451 0,19 0,19
Легкие грузовые (до 2 т) 0,50 0,152 0,29 0,19
Средние » (» 5 т) 0,65 0,151 0,66 0,38
Тяжелые » (> 8 т) 0,65 0,122 0,85 0,47
» » (свыше 8 т) 0,65 0,071 1,43 0,76
45
Таблица 1.14
Состав потока движения Расчетные значения показателя
^неР./ р ПОСТ»/
Автобусы 8,25 52,0 75,4
Легковые автомобили 3,30 27,0 51,2
Легкие грузовые (до 2 т) 2,97 36,8 49,5
Средние грузовые (до 5 т) 7,29 39,0 53,9
Тяжелые грузовые (до 8 т) 7,99 45,0 59,6
» » (> 8 т) 10,94 45,0 72,9
по вариантам 2 и 4
Сд г, 4=0,22-0,437=0,096 коп/авт-км;
по вариантам 3, 5 и 6
Сд з, 5.6=ОД8 0,437 = 0,079 коп/авт-км.
Автотранспортная составляющая себестоимости перевозок
ГР +
Сз i = спер.р- 2+ ?
Ур £
где Лшр^р. 1 ~ расчетная величина переменных расходов автомобильного транс-
порта по каждому из вариантов, коп/авт-км;
Рпер.рД== VP пер;7!/,
Рл ост.р. f ~ расчетная величина постоянных (не зависящих от пробега) рас-
ходов автомобильного транспорта на обеспечение перевозок
грузов и пассажиров, коп/авьч,
Р пост,
Т’зп.р. з — часовая, средняя для транспортного потока тарифная ставка по
заработной плате водителей, коп/авт-ч;
7
Раи.р. i = "V Рзц. Д] J.
Значения показателей Лгсрд, Рпостд и Лш.д принятые по данным
ВСН 21-75 Минавтодора РСФСР *, сведены в табл. 1.14.
На основании приведенных сведений расчетные значения пока-
зателей составляют:
Рпар,р = 8,25 -0,043+3,30-0,451+2,97-0,152+7,29-0,161+7,99-0,122+10,94-0,071 =
= 5,22 коп/авт-км;
Рпост.р =52,0-0,043 + 27,0-0,451+ 36,8-0,152+39,0-0,161+45,0-0,122+45,0-0,071 =
= 34,96 коп. авт-ч;
Рзп.р = 75,4-0,043+51,2-0,451+49,5-0,152+53,9-0,161+59,6-0,122+72,9-0,071 =
=54,95 коп/авт-ч.
* Указания по определению экономической эффективности капитальных вло-
жений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог. ВСН 21-75/Мин-
автодор РСФСР, табл. 8.
46
Г5
i Автотранспортная составляющая себестоимости [см. формулу
' (1-37)]:
по варианту 1
r п 34,96 + 54,95
: Cai =^5,22+---------------= 6,55 коп./авт-км;
i Д
по вариантам 2 и 4
34,96 +54,95
Са2,4 = 3,22 +----—-------= 6,63 коп/авт-КхМ;
63,5
по вариантам 3, 5 и 6
„ r л 34,96+54,95
Са з. 5,6 = 5,22+ — ——- =7,17 коп/авт-км.
4и, U
Составляющая себестоимости от дорожно-транспортных про-
исшествий:
Саг — йр г/7рЛ1'Г1<41д110 ф
(1.38)
где йр i — расчетное количество дорожно-транспортных происшествий на
1 млн.авт-км;
/7Р — средний размер потерь от одного дорожно-транспортного происшест-
вия на расчетный год, руб.;
7ИТК— итоговый стоимостный коэффициент, учитывающий тяжесть дорож-
но-транспортных происшествий;
Мд г—коэффициент, учитывающий влияние элементов автомобильных дорог
на размер потерь от дорожно-транспортных происшествий.
Расчетное количество дорожно-транспортных происшествий,
для дорог с числом полос движения свыше двух
api = 0,9 + 0,9424.10“sAZpi,
где Npi-—интенсивность движения расчетного 1996 г., приходящаяся на две по-
лосы движения для каждого из рассматриваемых вариантов проект-
ных решений (см. табл. 1.12).
Расчетные значения aPi, происшествий на 1 млн. авт-км: для ва-
рианта 1 — 0,967; для вариантов 2 и 4 — 0,989; для вариантов 3, 5
и 6 — 1,033.
В соответствии с ВСН 3-81 Минавтодора РСФСР * средние по-
тери от одного дорожно-транспортного происшествия на расчетный
1996 г. (см. табл. 3.1 на стр. 20 ВСН 3-81) составляют =
= 6890 руб., а итоговый стоимостный коэффициент, учитывающий
тяжесть дорожно-транспортных происшествий (см. табл. 3.2 на стр.
20), 7ИТК=О,9 вследствие того, что все рассматриваемые варианты
имеют ширину проезжей части свыше 14 м и разделительные по-
лосы. Для варианта 6 Мтк= I.
Коэффициент, учитывающий влияние элементов автомобильных
дорог на размер потерь от дорожно-транспортных происшест-
вий:
= ... ./(7.
* Инструкция по учету потерь народного хозяйства от дорожно-транспорт-
ных происшествий при проектировании автомобильных дорог. ВСН З-81/Мицав-
тодор РСФСР. М.: Транспорт, 1982, 54 с.
47
Коэффициенты Ki, /<3, Z<4 и Уз, учитывающие соответственно
влияние ширины проезжей части, продольного уклона, видимости
в плане и радиуса кривых в плане, для рассматриваемого примера
принимаются равными 1.
Коэффициент /<2, учитывающий влияние ширины обочины на
вероятное количество дорожно-транспортных происшествий, при
ширине обочины ВОб = 3,75 м определяется расчетом
АД=3,831 l,527Z?o0+0,1935^=0,82.
Коэффициент Ke учитывает влияние скорости транспортного по-
тока и при скоростях по вариантам, приведенным в табл. 1.12, мо-
жет быть определен по следующей формуле:
К6=0,004у1„'3!’5 +0,007.
Значения коэффициента Кв составляют: для варианта 1 —
1,442; для вариантов 2 и 4 — 1,330; для вариантов 3, 5 и 6 — 0,847.
Коэффициент К- учитывает влияние количества полос движе-
ния. Для варианта 1 он равен 0,30, для вариантов 2 и 4 — 0,42, для
вариантов 3, 5 и 6 — 0,85.
При приведенных выше показателях, значения составят:
для варианта 1
Л1Д( = 1,0- 0,82 1,0 1,0 -1,0 • 1,442 0,30 = 0,356;
для вариантов 2 и 4
ЛД 2 4---1,0 • 0,82 1,0 1,0 1,0 1,330 0,42 =0,458;
для вариантов 3,5 пб
з, 5,6= 1,0’0,82-1,0-1,0-1,0 • 0,847 • 0,85 = 0,591.
Составляющая себестоимости от дорожно-транспортных проис-
шествий по вариантам проектных решений в соответствии с фор-
мулой (1.38) будет иметь значения:
для варианта 1
С,,[ = 0,967• 6890-0,9-0,356 •10-<=0,213 коп/авт-км;
для вариантов 2 и 4
Сп 2,4=0,989 • 6890 - 0 9 • 0,458 • 10~4 = 0,281 коп/авт-км;
для вариантов 3 и 5
Сп з, 5= 1,033-6890-0,9-0,591 • 10"'; = 0,380 коп/авт-км;
для варианта 6
Ся 1,033 - 6890 1,0-0,591 • 10-4 = 0,421 коп/авт-км.
Удельные показатели, связанные с затратами времени пасса-
жирами в пути следования по вариантам,
» (1-39)
Wpz
где SE — средине потери м apo.i. иегго хозяпства, приходящиеся на 1 ч пребы-
вания пассажира в пути, SB = 0,25 руб/чел-ч;
48
Таблица 1.15
Номер варианта Текущие затраты* коп/авт-км Капитален емкость Л 1> коп/авт-кга
сд/ Са/ Эн c«z Э с₽/
1 0,114 6,550 0,213 0,268 7,145 2,628 1,791
2 0,096 6,630 0,281 0,285 7,292 2,683 1,717
3 0,079 7,170 0,380 0,393 8,022 2,952 1,769
4 0,096 6,630 0,281 0,285 7,292 2,683 1,614
5 0,079 7,170 0,380 0,393 8,022 2,952 1,666
6 0,079 7,170 0,422 0,393 8,064 2,970 1,558
— интенсивность движения расчетного 1996 г., авт/сут;
Л*—количество автобусов в транспортном потоке, доли единицы;
S — средняя вместимость автобуса: В ==28 чел. (см. табл, 1.9);
е — коэффициент использования вместимости автобуса а = 0,6 (см;,
табл. 1.9);
Р-г.су-е—'Транспортная работа па дороге в расчете па сутки, авт.-км;.
. с у Т := N pi. i.
При принятых показателях расчетные, значения удельных за-
трат составят:
для варианта 1
28,0 1
Св1= 100-0,25-28 250-0,043-28-0,6 X ~д— • —--- 0,268 коп/авт-км;
’ 67,4 28 250-28,0
для вариантов 2 и 4
„ 28 Л 1
Св2 4= 100 • 0,25-28 250-0,043-28-0,6 X '——---- —0,285 коп/авт-км;.
68,5 28 250-28,0
для вариантов 3, 5 и 6
Свз,5,6 = 100-0,25-28250-0,043-28-0,6 X — СП~'РП ' = °-393 кои/авт-км.
46,0 28 250-28,0
По формуле (1.35) определяем себестоимость перевозок.
Результаты расчетов себестоимости перевозок по вариантам
проектных решений представлены в табл. 1.15.
Определение расчетных показателей текущих затрат. Расчетные
показатели текущих затрат определяем по формуле
Cpi —(1.40)
где r-t р — коэффициент приведения разновременных затрат для расчетного года
Ip (/'t 0,368).
Результаты вычисления расчетных показателей текущих затрат
по вариантам представлены в табл. 1.15.
Оценка эффективности проектных решений. Выбор оптималь-
ного варианта. Эффективность проектных решений оцениваем на
основе п о к а з а т ел е и сравните л г,; 1 о й э ф ф е ктив н о ети, п оз в о л ягощих
определить, насколько один вариант эффективнее другого (базово-
го). За базовый принимаем вариант с наибольшими удельными те-
49
кущими затратами и наименьшими показателями капиталоемкости
(вариант 6). Показатели эффективности определяют расчетом:
(П41)
Показатели экономической эффективности по вариантам:
вариант 1 ЭР1 = 2,970—2,628 = 0,149;
(1,791—1,558)9,813
вариант 2 2,970—2,683 = 0,184;
(1,717—1,558)9,813
вариант 3 Эрз — 2,970—2,952 = 0,0087;
(1,769—1,558)9,813
вариант 4 2,970—2,683 = 0,522;
5р4 = (1, 614—1,558)9,813
вариант 5 Зр5 = 2,970—2,952 = 0,017.
(1,666— 1,558)9,813
Таким образом, расчеты показывают, что в данных условиях
наиболее эффективным является строительство автомобильной до-
роги с 6 полосами движения при ширине земляного полотна 36 м
(вариант 4). Загрузка дороги, которую для данного решения сле-
дует охарактеризовать как оптимальную в перспективном 2003 году,
составит 0,59 (см. табл. 1.11), а для наиболее загруженного участ-
ка автомобильной дороги —0,68.
Задание 1.10
Установить параметры проезжей части и земляного полотна
автомобильной магистрали
Исходные данные
Перспективная максимальная среднесуточная интенсивность и
состав движения, установленные в задании 1.2, приведены в табл.
1.3.
Решение
Поставленную задачу решаем в следующей последовательности:
определяем пропускную способность одной полосы движения; вы-
числяем необходимое число полос движения и их взаимное рас-
положение; устанавливаем ширину каждой полосы движения,
ширину проезжей части и земляного полотна.
Определение пропускной способности одной полосы движения.
Пропускную способность полосы движения определяем в соответ-
50
ствии с «Руководством по оценке пропускной способности автомо-
бильных дорог» \
1. Вычисляем приведенную интенсивность движения
Л7пр = Л7 1К1+МаК2+...+М пКп,
где NitNn—заданная интенсивность отдельных типов автомобилей, авт/сут;
М,— коэффициенты приведения отдельных типов автомобилей к легко-
вому,
Значения коэффициентов приведения для различных автомо-
билей:
Легковые автомобили . . 1,0
Мотоциклы и мопеды . . 0,5
Грузовые автомобили грузо-
подъемностью:
до 2 т.....................1,5
5 т........................2,0
8 т........................2,5
14 т ......................3,5
свыше 14 т ................4,5
Автопоезда грузоподъемно-
стью:
до 6 т.....................3,0
12 т ......................3,5
20 т.......................4,0
30 т.......................5,0
свыше 30 т.................6,0
Автобусы...................3,5
Промежуточные значения коэффициентов приведения определя-
ем путем интерполяции:
Л’цр = 7972 1,0 + 2434 1,54-1550 -1,8 + 4000-2,0 + 1300 2,5 +242 1,5 + 700 1,6 +
1050-2,0+425-3,0+145-4,0-|-110*5,0 = 31 495 легк. авт/сут или /7Пр =
= 0,10-31 495 = 3150 легк, авт/ч.
2. Пропускная способность одной полосы движения
Р = А/-,тах}
где В — итоговый коэффициент снижения пропускной способности, равный
произведению частных коэффициентов 0;... 015, отражающих влияние
различных элементов дороги на пропускную способность;
Ртах — максимальная пропускная способность полосы движения, авт/ч.
Каждый коэффициент характеризует изменение пропускной спо-
собности отдельных конкретных участков дорог по сравнению с
максимальной пропускной способностью, Т. е. &i~P/Pmax. Коэффи-
циент 01 отражает зависимость влияния на пропускную способ-
ность ширины полосы движения:
на многополосных дорогах:
ширина полосы движения, м . .
ф................................
+ 3,0 3,5 Д: 3,75
0,9 0,96 1,0
на двухполосных дорогах:
ширина проезжей части, м . . 6,0 7,0
Pi............................. 0,85/0,54 0,9/0,71
7,5
1,0/0,87
(в знаменателе приведены коэффициенты при наличии снежного на-
ката на полосе движения).
Влияние обочин учитывается коэффициентом 02:
Ширина обочины, м............ 3,75 3,0 2,5 2,0 1,5
02 ........................... 1,0 0,97 0,92 0,8 0,7
1 Минавтодор РСФСР. М.: Транспорт, 1982, с. 14.
51
Значения коэффициентов |33—|Ф> приведены в табл. 1.16—1.18.
Таблица 1.16
Коэффициент ₽з при ширине полосы движения, м
Расстояние от кромки троезжей части до боко- вых препятствий, м 3,75 3,5 3,0 3,75 3.5 3,0
Боковые помехи с стороны одной Боковые помехи с обеих сторон
2,5 2,0 1,5 1,0 0 5 0,0 1,0 0,99 0,97 0,95 0,92 0,85 1,0 0,99 0,95 0,90 0,83 0,78 0,98 0,95 0,94 0,87 0,80 0,75 1,0 0,98 0,96 0,91 0,88 0,82 0,98 0,97 0,93 0,88 0,78 0,73 0,96 0,93 0,91 0,85 0,75 0,70
Т а б д и ц а 1,17
Количество ав- топоездов в транспортном потоке, % при доле легких и средних грузовых автомобилей, %
10 20 50 G0 70
1 0,99 0,98 0,94 0,90 0,86
5 0,97 0,96 0,91 0,88 0,81
10 0,95 0,93 0,88 0,85 0,81
15 0,92 0,90 0,85 0 82 0,78
20 0,90 0,87 0,82 0,79 0,76
25 0,87 0,84 0,79 0,76 0,73
30 0,84 0,81 0,76 0,72 0,70
Примечание. Коэффициент Ра на подъемах не учитывается, так как состав дви-
жения учтен при определении коэффициента Рч.
Таблица 1.18
>31 нС о S3 чо 2 с'"" ПОЛЬ- Ps при доле автопоездов в потоке, % ьный %0 й О 1—1 рЕ при доле автопоездов н потоке, %
9 гс Л я?
СЦ 14 S О 2 0 10 15 о 2 к з? 2 5 10 15
К <и £
20 200 0,98 0,97 0,94 0,89 200 0,90 0,85 0,80 0,74
500 0,97 0 94 0,92 0,87 50 500 0,86 0,80 0,75 0,70
800 0,96 0,92 0,90 0,84 800 0,82 0,76 0,71 0,64
200 0,96 0,95 0,93 0,86 200 0,83 0,77 0,70 0,63
30 500 0,95 0,93 0,91 0,83 60 500 0,77 0,71 0,64 0,55
800 0,93 0,90 0,88 0,80 800 0,70 0,63 0,53 0,47
200 0,93 0,90 0,86 0,80 200 0,75 0,68 0,60 0,55
40 500 0,91 0,88 0,83 0,76 70 300 0,63 0,55 0,48 0,41
800 0,88 0,85 0,80 0,72 -
52
Коэффициенты Ре—ps имеют следующие значения:
Расстояние видимости, м <50
Коэффициент ре . . .0,68
Радиус кривых в пла-
не, м ..................<100
Коэффициент (3? . . . 0,85
Ограничение скорости
дорожными знаками,
км/ч................. ю
Коэффициент [38 ... 0,44-
50— 100— 150- 250
-100 — 150 —250 —350 >350
0,73 0,84 0,90 0,98 1,0
100 — 250 — 450— >600
—250 —450 —600
0,90 0,96 0,99 1,0
20 30 40 50 60
0,76 0,88 0,96 0,98 1,0
Коэффициенты Рэ приведены в табл. 1.19.
Коэффициенты рю—1314 имеют следующие значения:
Обочины имеют то же покрытие, что и проезжая часть ЦО
Обочины укреплены щебнем (без краевой полосы или
с краевой полосой из бетонных плит)................. 0,99
Таблица 1.19
Количество автомоби- лей, поворачивающих налево, % Тип пересечения
Т-образное Четырехстороннее
Коэффициент pg при ширине проезжей части основной дороги, м
7.0 7,5 10,5 7,0 7,5 10,5
Необорудованные пересечения
0 0,97 0,98 1,00 0,94 0,95 0,98
20 0,85 0,87 0,92 0,82 0,83 0,91
40 0,73 0,75 0,83 0,70 0,71 0,82
60 0,60 0,62 0,75 0,57 0,58 0,73
80 0,45 0,47 0,72 0,41 0,41 0,70
Частично оборудованные пересечения с островками без переходно-скоростных
полос
0 1,00 1,00 1,00 0,98 0,99 1,00
20 0,97 0,98 1,00 0,98 0,97 0,99
40 0,93 0,94 0,97 0,91 0,92 0,97
60 0,87 0,88 0,93 0,84 0,85 0,93
80 0,87 0,88 0,92 0,84 0,85 0,92
Полностью канализированное пересечение
0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 I <0
20 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1 J м 1.0
40 1,0 1,0 1,0 1,0 но 1.0
60 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1.0
80 0,97 0,98 0,99 0,95 0,97 0,98
SS
Обочины укреплены засевом трав..................... 0,95
Неукрепленные обочины в сухом состоянии............ офо
Скользкие, покрытые грязью обочины................... 0,45
bn
Шероховатое асфальто-, цементобетонное или черное ще-
беночное покрытие.................................. ДО
Сборное бетонное покрытие ......................... о'бб
Асфальтобетонное покрытие без поверхностной обра-
ботки ............................................. 0,91
Булыжная мостовая.................................. 0,42
Грунтовая дорога без пыли, сухая................... 0,90
То же, размокшая................................... 0 1—0 3
₽i2
Площадки отдыха, бензозаправочные станции или оста-
новочные площадки е полным отделением от проез-
жей части основной дороги и наличием специальной
полосы для въезда . . . . ............................ 1,0
То же, при наличии только отгона ширины................ 0,98
» » отсутствии полосы отгона..................... 0,80
» без отделения от основной проезжей части . . 0,64
£чэ
Осевая разметка........................................ 1,02
Краевая и осевая разметки.............................. 1,05
Разметка полос на подъемах с дополнительной полосой 1,50
Го же, на четырехполосной дороге ...................... 1,23
» » трехполосной дороге.......................... 1,30
Двойная осевая размотка ............................... 1,12
Ри
Знак ограничения скорости............................
Указатели полос движения............................... 1,10
Значения коэффициента [Зщ приведены в табл. 1.20.
При расчетах следует исходить из следующих значений макси-
мальной пропускной способности дорог различных категорий (в
легковых автомобилях в час)1: для двухполосных дорог —
2000 авт/ч в оба направления; для трехполосных — 4000 авт/ч в
оба направления; для дорог, имеющих 4 полосы движения,—
2000 авт/ч по одной полосе.
Таблица 1.20
Доля автобусов в потоке, % Pie при количестве легковых автомобилей в потоке, %
70 50 40 30 20 10
1 0,82 0,76 0,74 0,72 0,70 0,68
5 0,80 0,75 0,72 0,71 0,69 0,66
10 0,77 0,73 0,71 0,69 0,67 0,65
15 0,75 0,71 0,69 0,67 0,66 0,64
20 0,73 0,69 0,68 0,66 0,64 0,62
30 0,70 0,66 0,64 0,63 0,61 0,60
1 Руководство по оценке пропускной способности
рог./Минавтодор РСФСР, М.: Транспорт, 1982, с. 15.
автомобильных до-
54
Для рассматриваемого примера:
fmax = 2000 легковых авт/ч для одной полосы многополосной дороги.
В = р3=0,92—берется только коэффициент, учитывающий состав движения.
В примере доля автопоездов — 3,4%, доля грузовых автомобилей сред-
ней и малой грузоподъемности — 40%. При этих условиях р3=0,92.
Находим Р: Р = 0,92-2000 = 1960 авт/ч (по одной полосе).
Определение необходимого числа полос движения и их взаимно-
го расположения. Число полос движения
ШСпЛЙ?1
zPy
вде а — коэффициент перехода от суточной интенсивности к часовой (а = 0,1);
KnjV — приведенная интенсивность движения, л егк. авт/сут;
= 31495 легк.авт/сут);
е — коэффициент сезонной неравномерности изменения интенсивности дви-
жения (е=1);
z — расчетный коэффициент загрузки дороги движением (два случая:
2=0,3 и 2=0,5);
Р — пропускная способность полосы движения, легк.авт/ч (Р~
= 1960 легк.авт/ч);
у — коэффициент, зависящий от рельефа местности (при равнинном рель-
ефе у—!, при пересеченном у —0,8, при сильно пересеченном у —0,6).
На участке до развязки движения с подъездом к аэропорту
расчетным является уровень удобства А, поэтому принимаем
z = 0,3, соотвтствующий рациональной загрузке дороги движением:
0,1-31495-1,0
п = ---------------- — 5,35 ~6 полос движения.
0,3-1960-1,0
На участке от подъезда к аэропорту и далее расчетным являет-
ся уровень удобства Б, поэтому принимаем коэффициент загрузки
0,5, соответствующий рациональной загрузке дороги движением:
0,1-31 495-1,0
« = “3 г /а = 3,2 — 4 полосы движения.
0,5 1960-1,0
Таким образом, принимаем на участке до подъезда к аэропорту
6 полос движения; далее 4 полосы движения.
Определение ширины полосы движения. Ширину каждой поло-
сы определяем из условия попутного движения двух или трех ко-
лонн автомобилей, двигающихся с расчетной скоростью. Расчет ве-
дем на типы автомобилей, преобладающих в составе движения —
ВАЗ-2101 для легкового движения; ЗИЛ-130 для грузового:
Автомобили .......................ВАЗ-2101 ЗИЛ-130
Ширина кузова а, мм................. 1611 2500
Ширина колеи с, мм.................. 1305 1790
Ширина крайней полосы при попутном движении на соседней
полосе для четырехполосной дороги:
Я4=~— ----— 4-0,854-0,01 у,
£ £
где #=0,5 +0,005 v—предохранительная полоса;
х=0,35+0,005 и—зазор безопасности.
55
, 1
Рис. 1.9. Поперечные профили автомобильной магистрали
Ширина промежуточной полосы при попутном движении на со-
седних полосах для шестиполосной дороги
77g=а+2.с=$+0,7+0,01 и.
Ширина полосы для грузового движения
л=+±£ +0,85+0,01о= 2;О + 1’79 +0,85+0,01 -60 = 3,60 м.
&
Ширина полосы для легкового движения
$+с 1,61 + 1,31
Пя= +0,85+0,0+= — ---- +0,85+0,01-100 = 3,31 м.
Ширина промежуточной полосы для трехполосной проезжей
части:
для грузового движения: Яг=2,54-0,74-0,01-60 = 3,8 м;
для легкового движения: /7Л = 1,61 + 0,74- 0,01 -100 = 3,31 м.
Принимаем большее значение: /7г = 3,80 м.
Определение ширины проезжей части для одного направления»
Ширину проезжей части находим как сумму полос движения:
для дороги с четырехполосной проезжей частью (рис. 1.9, а)
6я.ч=3,60+3,31 =6,91« 7,0 mj
для дороги с шестиполосной проезжей частью (рис. 1.9, б)
^.4 = 3,60+3,80+3,31 = 10,71 «10,75 м.
56
Таблица 1.21
Элементы автомобильной дороги Уровень загрузки дороги движением
2=0,5
Число полос движения, шт. 4 6
Ширина ъ » м 1) 3,60 2) 3,30 1) 3,60 2) 3,80 3) 3,30
& проезжей части, м 14,0 21,5
» обочин, м 3,75 3,75
Наименьшая ширина разделительной полосы, м 5,0 5,0
Ширина земляного полотна, м 29,5 37,0
Установление ширины земляного полотна. При определении
общей ширины земляного полотна учитывают устройство краевых
укрепительных полос шириной 0,75 м:
для дороги с четырехполосной проезжей частью
£зп = 2-7,00+5,00 + 2-3,75 =26,5 м;
для дороги с шестиполоспой проезжей частью
Дчп = 2-10,75+5,00+2 3,75 = 31,0 м.
Результаты расчетов сведены в табл. 1.21.
Задание 1.11
Обосновать поперечные профили земляного полотна
автомобильной магистрали на косогорах крутизной до 25 %
Исходные данные
Проектируемая дорога I категории проложена по пересечен-
ной местности на подходах к крупному городу. Закончить строи-
тельство дороги намечено в 1983 г. В первый год эксплуатации ожи-
даемая среднесуточная интенсивность движения составит
11 430 авт/сут. Интенсивность будет расти по закону сложных про-
центов с ежегодным приростом 3% н составит на 20-летпюю перс-
пективу 20 тыс. авт/сут. Ожидаемый состав потока (%):
Легковые автомобили ... 33
Грузовые автомобили грузо-
подъемностью, т:
до 2................10
5...............10
8 .........15
Автопоезда грузоподъемно-
стью, т:
12.................. 8
20.................. 4
Автобусы .................20
Решение
Широкое земляное полотно автомобильных магистралей на ко-
согорных участках требует выполнения значительных объемов зем-
ляных работ. Возведение земляного полотна в насыпях связано с
57
необходимостью обеспечения устойчивости откосов с низовой сто-
роны косогора. Глубокая врезка земляного полотна в косогор с уст-
ройством полки способствует резкому нарушению ландшафта ме-
стности и возможному оползанию откосов выемки. При небольших
уклонах косогора наиболее выгодным решением является устройст-
во земляного полотна в полунасыпи-полувыемке или расположение
проезжих частей автомобильной магистрали уступами в разных
уровнях.
Ступенчатое расположение проезжих частей позволяет сущест-
венно снизить объем земляных работ, повысить безопасность дви-
жения и устойчивость откосов насыпи, улучшить согласование до-
роги с элементами рельефа местности, но при этом увеличивается
ширина полосы отвода и наносится ущерб землепользователям.
Окончательное решение принимают на основе сопоставления сум-
марных приведенных затрат с учетом крутизны склонов местности,,
группы грунта по трудности разработки, объемов земляных и укре-
пительных работ, средств механизации и технологических приемов
возведения земляного полотна, ущерба народного хозяйства от до-
рожно-транспортных происшествий и ценности земельных угодий.
Согласно СНиП П-Д.5-72 (табл. 4), ширину разделительной
полосы между разными направлениями движения на дорогах I ка-
тегории, проектируемых для пропуска значительной части высоко-
скоростных автомобилей (когда легковые автомобили, междугород-
ные автобусы и другие транспортные средства с высокими дина-
мическими характеристиками составляют 50% и более общего
транспортного потока), принимают равной 6 м. Ширину полос
движения и обочин принимают по 3,75 м.
Для определения технического срока службы дороги рассчиты-
ваем ее пропускную способность:
Р = kpBPmaxtl, (1.42)
где Р—фактическая пропускная способность дороги, легк.авт/ч;
kp — коэффициент перехода от теоретической к расчетной пропускной спо-
собности (для дороги I категории, проложенной по пересеченной
местности на подходах к крупному городу, /гр = 0,75)
В —итоговый коэффициент снижения пропускной способности;
Рта-—теоретическая пропускная способность одной полосы движения (для
четырехполоспой дороги с разделительной полосой Ртах —
— 2000 легк.авт/ч);
п — число полос движения.
Значение В находим для прямолинейного участка дороги по ме-
тодик, изложенной в нормативной литературе1 2 и в задании 1.10.
В итоге имеем В = 0,72. Фактическая пропускная способность до-
роги
Р = 0,75 2000 • 0,72 • 4 = 4320 легк.авт/ч.
Определяем коэффициенты приведения разных типов автомо-
билей транспортного потока к легковым автомобилям (по СНиП
1 Руководство по оценке пропускной способности автомобильных дорог/Мин-
автодор РСФСР. М.г Транспорт, 1982, с. 10.
2 Т а м ж е, с. 14—17.
5S
Таблица 1.22
Состав транспортного потока Количество автомобилей в составе потока т] j (в долях единицы) Коэффициент приведения Произведение гч йп/
Легковые автомобили 0,330 1,0 0,330
Грузовые автомобили грузоподъемно- стью, т:
ДО 2 0,100 1,5 0,150
5 0,100 2,0 0,200
8 0,150 2,5 0,375
Автопоезда грузоподъемностью, т:
12 0,080 3,0 0,240
20 0,040 4,0 0,160
Автобусы * 0,200 3,5 2, If 0,700 i5
п-д.5-72, табл. 2) и рассчитываем средневзвешенный коэффициент
приведения с учетом доли автомобилей отдельных типов в общем
транспортном потоке (табл. 1.22). Вычисляем приведенную ча-
совую интенсивность движения в исходном году (1983):
А1 it р — и/ViSp +n j,
(1-43)
где а — коэффициент перехода от среднегодовой среднесуточной интенсив-
ности движения к расчетной часовой интенсивности движения
(для подходов к городам а = 0,1);
з — средневзвешенный коэффициент приведения (см. табл. 1.22).
В итоге Л9 пр = 0,1 • 11430-2,155 = 2463 легк. авт/ч.
Рассчитываем технический срок службы дороги, используемый
для суммирования затрат при сравнении вариантов поперечного
профиля земляного полотна:
7с Л 1 +
Inq Лйпр
(1.44)
где q — коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения (для еже-
годного прироста интенсивности движения 3% <7=1,03);
Р — фактическая пропускная способность дороги, легк. авт/ч;
1 4320
7СЛ=1 + ---------In =1 + 19,95 = 20,08 дет.
In 1,03 2463
Таким образом, при сравнении вариантов поперечного профиля
дороги необходимо суммировать затраты за 20 лет. Выбор наиболее
экономичного варианта осуществляют на основе использования об-
щепринятых критериев экономической эффективности капитальных
вложений. Определяем суммарные приведенные затраты
3np = /([,p + Cip/£H, (1.45)
1 где /<Пр — приведенные к одному моменту единовременные затраты, руб.;
у Ct — годовые текущие затраты для расчетного года, руб.;
— расчетный год для вычисления технико-экономических показателей;
® — нормативный коэффициент сравнительной эффективности; £7 = 0,12.
59
Рис, 1,10. Варианты поперечного профиля земляного полотна на косогоре:
/^снимаемый растительный грунт; 5 — дрена; 3 — засыпка водонепроницаемым грунтом;
4 — укрепление растительным грунтом; 5 — банкет; 6 — граница достоянного отвода земли;
7 _ ограждение
При изменении интенсивности движения по закону сложных
процентов расчетный год находим по формуле (1.32)
1 ЦЦ1+Шзо)-оло1>П-й.
1g 1,03
Следовательно, необходимо определять текущие затраты на 1994 г.
Обоснование поперечных профилей земляного полотна выпол-
няем в следующей последовательности:
1. Задаемся тремя уклонами косогора: 10, 15 и 25%.
2. Намечаем четыре варианта поперечного профиля земляного
полотна:
I вариант — разделительная полоса шириной 6 м, проезжие час-
ти расположены в одном уровне, крутизна откоса полунасыпи с
низовой стороны косогора 1 : 4 (рис. 1.10, а);
II вариант — ступенчатое расположение проезжих частей, кру-
тизна откоса полунасыпи с низовой стороны косогора 1 :4, па обо-
чине с нагорной стороны косогора установлены ограждения (рис.
1.10, б);
III вариант — ступенчатое расположение проезжих частей, кру-
тизна откоса полунасыпи с низовой стороны косогора 1 : 2, на обо-
чине с нагорной стороны косогора установлены ограждения (рис.
1.10,6);
IV вариант — ступенчатое расположение проезжих частей, кру-
тизна откоса полунасыпи с низовой стороны косогора 1 : 2, на обо-
чинах установлены ограждения (рис. 1.10, а).
60
Рис. 1.11. Схема уравновешивания объемов земляных работ
3. Оцениваем геологические и гидрологические условия и назна-
чаем крутизну откоса иолувыемки— 1 : 1,5. Для обеспечения без-
опасности движения при случайных съездах автомобилей с дороги
крутизну откоса насыпи у водоотводных канав принимаем равной
1 : 4 (см. рис. 1.10, а—г).
4. Для каждого из четырех вариантов и двух-трех значений
уклонов косогора уравновешиваем площади поперечных профилей
полупасыпи ыГ1 и полувыемки «в последовательным изменением
длины врезки земляного полотна в косогор S (рис. 1.11). При сту-
пенчатом расположении проезжих частей уравновешиваем суммы
площадей полунасыпей и полувыемок.
При возведении по л у насыпи из грунта полувыемки необходимо
уравновешивать объемы земляных работ с учетом разницы плот-
ности грунта
ГО !i 6 и = 0) нб в, (1.46)
где и 6п — плотность грунта в насыпи и в выемке;
6г1/бБ = /(у — коэффициент относительного уплотнения грунта, показывающий,,
во сколько раз плотность грунта в насыпи должна быть боль-
ше естественной плотности грунта в выемке; /<у = 0,909.
Таким образом, <ов/сонл= 1/Ку= 1,1.
По четырем-пяти значениям S для каждого варианта попереч-
ного профиля и уклона косогора строим графики изменения <ои и
©в (рис. 1.12, а) и озв/(он (рис. 1.12, б). Точка, соответствующая
значению 0)в/<0н —1,1 (см. рис. 1.12, б), показывает, при какой
длине врезки 50Пт обеспечивается уравновешивание объемов зем-
ляных работ между полунасыпью и полувыемкой:
Варианты поперечного профиля .... I 1Г HI IV
Длина врезки, м, при уклоне косогора, %:
10...................................... 14 13 9 9
15 19 16 10 10
25 ...................................... - 23 17 17
Площади поперечных профилей полунасыпи и иолувыемки под-
считываем с учетом толщины дорожной одежды проезжей части и-
61;
краевых укрепительных полос (в рассматриваемом примере 0,7 м),
а также наличия дренирующего грунта на обочинах (см. рис. 1.10).
Отвод воды из нижнего слоя дорожной одежды со стороны полу-
выемок осуществляется с помощью дрен. Для предотвращения
фильтрации воды из боковой канавы отсыпка прилегающего к ней
откоса насыпи предусматривается из водонепроницаемых грунтов.
С верховой стороны косогора устраивают нагорную канаву. Обо-
чины, в пределах ширины 0,75 м от бровки земляного полотна, и
разделительные полосы укрепляют растительным грунтом с засе-
вом трав. Оставшуюся часть обочины укрепляют слоем щебня.
При уравновешивании объемов земляных работ учитываем эти
конструктивные решения, подсчитывая только те части площадей
поперечных профилей, которые необходимо построить при переме-
щении грунта из полувыемки в полунасыпь (см. рис. 1.11).
5. Вычисляем последовательно для каждого из вариантов и
уклонов ширину полосы постоянного отвода участков земли (см.
рис. 1.10) Йюст, а также полосы временного отвода /вр (5 м от гра-
ниц постоянного отвода с нагорной стороны косогора и 10 м с ни-
зовой стороны косогора). Временный отвод земельных участков
предусматривается на период строительства (^стр= 1 год) для скла-
дирования перемещаемого растительного грунта и маневрирования
строительных машин.
Записываем эти данные в табл. 1.23.
6. Определяем объем оплачиваемых земляных работ на 1 м дли-
ны дороги:
Уз = <йв/Д (1.47)
где L — длина участка дороги, 1 м.
Далее рассчитываем основные объемы работ и данные, необхо-
димые для определения стоимости земляных и укрепительных ра-
бот:
дальность перемещения грунта из полувыемки в полунасыпь
(расстояние между центрами площадей поперечных профилей полу-
насыпи и полувыемки) lv, м;
62
Таблица 1.23
Площади и объемы работ Уклоны косогора, % Варианты поперечных профилей
I п 1П IV
Ширина полосы постоянного 10 61 72 66 66
отвода земли /пост, м 15 74 87 73 73
25 * 93 93
Объем оплачиваемых земля- 10 17,2 12,4 11,6 11,6
ных работ на 1 м длины доро- 15 34,8 26,8 22,4 22,4
ги м3 Площадь откосов и земля- 25 —~ 56,0 56,0
10 50,9 61,9 57,9 57,9
ного полотна ГПл, м2 15 65,5 78,9 67,5 67,5
25 87,5 87,5
Площадь укрепления отко- 10 27,4 32,4 28,2 28,2
сов, канав, обочин и раздели- 15 41,0 48,6 32,2 32,2
тельных полос растительным 25 *— 46,8 46,8
грунтом FTp, м2 Площадь откосов и канав 10 22,4 32,4 28,2 32,0 28,2
-Р'р . Г ; М 4 15 36,0 48,6 32,0
25 । — 46,8 46,8
объем растительного грунта (м3 на 1 м длины дороги), переме-
щаемый с полосы постоянного отвода (толщина слоя грунта
= 0,3 м),
Vp.r—~h
р.гопает
L-,
(1.48)
дальность перемещения растительного грунта на полосу времен-
ного отвода /р.г:
/Р.г = 0,5/цост + 7; (1.49)
площади откосов и земляного полотна Тпп, которые подлежат
планировке;
площади откосов, канав, обочин и разделительной полосы Fp.r,
где требуется укладывать растительный грунт;
объемы растительного грунта Vy (м3 на 1 м длины дороги) для
укрепления на площади Fpr (толщина слоя грунта при укреплении
/гг = 0,15 м):
(1.50)
площади ^тр, в пределах которых выполняют засев трав.
Результаты расчетов сводим в табл. 1.23.
7. Выбираем технологические схемы производства земляных и
укрепительных работ, устанавливаем расценки для выполнения от-
дельных видов работ. Составляем смету на выполнение земляных
и укрепительных работ по каждому варианту.
Смета включает следующие виды работ и расценки:
снятие растительного грунта II группы толщиной 0,3 м бульдо-
зером и перемещение его на расстояния: /рг = 30 м (0,0665 руб/м3);
/р.г-40 м (0,0884 руб/м3); /р,г=50 м (0,1031 руб/м3);
разработку грунта II группы бульдозером с перемещением на
расстояние /г = 30 м (0,0615 руб/м3);
63
уплотнение грунта в насыпи (0,14 руб/м3);
планировку откосов земляного полотна (0,0238 руб/'м'2);
укрепление откосов и канав растительным грунтом
<0,0915 руб/м3);
засев трав механизированным способом на глубину 0,15 м
<0,2512 руб/м2).
Учитывая эти расценки, определяем единовременные затраты
.на выполнение земляных и укрепительных работ. Для I варианта
при уклоне косогора 10% эти затраты составят:
/<эем = 1%.+,0665 + 0,0615 + Vis0,14 + Fh л0,0238 4- +0,0915+FTp0,2512=61X
ХО,+ 0,0665+17,2-0,0615+17,2-0,14 + 50,9-0,0238+22,4-0,15+,0915+27,4-0,2512 =
= 13,09 руб/м.
Учитываем накладные расходы (16% от 7Q™)
Яр =13,09-0,16 = 2,09 руб/м
;и плановые накопления (6% от суммы Нр и ДДм)
/+= (13,09+2,09)0,06 = 0,91 руб/м.
Таким образом, приведенные единовременные затраты на зем-
ляные и укрепительные работы для I варианта
7+ем= 13,09+2,09+0,91 =16,09 руб/м.
Подобным же образом рассчитываем затраты для других вари-
антов поперечного профиля и сводим их в табл. 1.24.
8. В отличие от I варианта при раздельном трассировании уве-
личиваются единовременные затрат?.: па укрепление обочин и уст-
ройство дрен (ем. рис. 1.10), ио снижаются затраты на устройство
укрепительных полос между двумя проезжими частями за счет
уменьшения их ширины. Дополнительные единовременные затраты
для II—IV вариантов составят (на 1 м длины дороги):
при устройстве укреплений обочин из асфальтобетона на слое
щебня (стоимость 4 руб/м2)
/\у = Д/7уД4=4,5-1-4=18 руб/м,
..где Убу — разница в ширине укрепленных обочин дня I и II—IV вариантов
(ДДУ = 4,5 м);
при устройстве дрен — 1 руб/'м.
Дополнительные затраты на устройство укрепительных полос по
I варианту (стоимость 1 м'2 дорожной одежды 12 руб.)
/+ = 12 = 0,5’1’12 = 6 руб/м,
где ДДИ—разница в ширине укрепительных полос для I и II—IV вариантов
(ДДп = 0,5 и).
В итоге единовременные затраты /<д с учетом накладных рас-
ходов (16%) и плановых накоплений (6%) составят: 7,38 руб. для
I варианта; 23,36 для II—IV вариантов. Записываем и эти данные
в табл. 1.23.
9. Рассчитываем ущерб, вызванный изъятием земель из сельско-
хозяйственного производства в постоянное и временное пользова-
ние. Ущерб учитываем путем включения в единовременные за-
-64
Таблица 1.24
Наименования затрат Уклоны косогора, % Размеры затрат, руб/м, по вариантам по* перечного профиля
I II III IV
Единовременные затраты
Земляные и укрепительные 10 16,09 17,43 15,62 15,62
работы Лзем 15 26,13 28,04 20,65 20,65
25 32,82 32,82
Устройство укрепительных 10 7,38 23,36 23,36 23,36
полос и укреплений обочин 15 7,38 23,36 23,36 23,36
25 * ' 23,36 23,36
Освоение новых земель ZGa 10 35,22 41,69 38,21 38,21
15 42,85 50,37 42,27 42,27
25 53,15 53,15
Установка ограждений /<0Г!1 10 — 9,00 9,00 18,00
15 * 9,00 9,00 18,00
25 9,00 18,00
Суммарные единовременные 10 58,69 91,48 86,19 95,19
затраты Дир 15 76,36 110,77 95,28 104,28
25 -—™ * 118,33 127,33
Текущие з атраты
Потери народного хозяйства 10 2,01 2,38 2,-18 2,18
от изъятия земель в постоян- 15 2,44 2,87 2,41 2,41
ное пользование С3 25 — 3,07 3,07
Содержание ограждений 10 — 0,80 0,80 1,60
Со 1-р 15 0,80 0,80 1,60
25 0,80 1,60
Ущерб народного хозяйства 10 9,06 5,74 7,15 6,08
от происшествий Сп 15 9,87 5,93 8,20 6,08
25 9,53 6,08
Суммарные текущие затра- 10 11,07 8,92 10,13 9,86
ты Ctr 15 12,31 9,60 11,41 10,09
р 25 13,40 10,75
Приведенные затраты 5пр 10 150,94 165,81 170,60 177,36
15 178,94 190,77 190,36 488,36
25 —— 230,00 216,91
траты расходов, связанных с возмещением землепользователям
стоимости неиспользованных затрат и с освоением новых земель
взамен занятых, а также введением в состав текущих затрат по-
терь народного хозяйства, вызванных исключением земель из сель-
скохозяйственного производства. Единовременные затраты опреде-
ляем по нормативной стоимости освоения новых земель. Для цент-
рального района РСФСР нормативная стоимость освоения новых
земель под пашню ЯОс составляет 5790 руб/га. Вычисляем едино-
временные затраты
(1.51),
3—1725
65
где L —длина участка дороги, м;
Zn0CT— ширина полосы постоянного отвода земли, м (см. табл. 1.23).
Результаты расчета записываем в табл. 1.24.
Определяем удельные текущие расходы, связанные с изъятием
сельскохозяйственных угодий в постоянное пользование:
О-—~{:)iA (1.52)
10 000 v u nv 9
где — ежегодные потери, вызванные изъятием 1 га сельскохозяйственных
угодий в постоянное пользование, руб/га;
Кпр — коэффициент, учитывающий ежегодное повышение производительно
ста труда в седьскохозявственном объединении (Аяр = 1,03);
/р — расчетный год (Д, — 11);
(р — коэффициент, учитывающий меньшую продуктивность земель, освоен-
ных вместо занятых под строительство дороги (ф=0,-1);
F—площадь земель, освоенных вместо занятых в постоянное пользование
при строительстве дороги, га.
Считаем, что площади запятых в постоянное пользование зе-
мель и вновь освоенных равны. Тогда формула (1,52) будет иметь
вид:
Сж- (1.53)
10 ОоО
Определяем ежегодные потер pi Ри‘
/-д.
<L54>
Ь- и [.
где Ркр — средние потери народного хозяйства, вызванные изъятием 1 га сель-
скохозяйстишшых угодий в данной местности (ЩР=-600 руб/га);
Б—- оценочный балл угодий, от г; од иных для строительства (/> = 20);
Б ср — средний оценочный балл сельскохозяйственных угодий в районе про-
ложении дороги по бонитету почв (Аср = 30);
/<с— коэффициент перехода от оценочных баллов пахотных земель к оце-
ночным баллам помольных угодий других типов (пашня—1,0, сады
плоде носящие — 4,4, сенокосы = 0.25, пастбища — 0,11).
Проектируемая дорога проложена по пашне, поэтому
гоп.20
п —“““—1=400 руб/га.
I_> I)
По формуле (1.53) находим
С. = -——( |..._0 / ,.д.1 !03I1 = 0,024-l,383/i;o<;^ = 0,033ZIinc-1-L.
10 000
Для первого варианта поперечного профиля при уклоне косого-
ра 10 С • 0,033 61 = 2,01 руб/ и. В ы -1 и с л и м а н а чей и я С3 для дру-
гих вариантов и запишем п.х в табл. 1.23. Площади, отводимые во
временное пользование, для всех вариантов одинаковы, поэтому
ущерб от изъятия земель па период строительства не учитываем,.
10. Определяем единовременные и текущие затраты на установ-
ку и содержание дорожных ограждений. Единовременные затраты
на установку 1 м ограждения из стальных профильных плавок со-
ставляют Догр = 9 руб. (включая стоимость материалов). В IV ва-
66
Итпснсибнвсть движения, тыс. аёт !сут
Рис. 1.13. Зависимость числа дорожно-транспортных происшествий от интенсив-
ности движения на четырехполосной дороге с разделительной полосой 5—6 м:
д — встречные столкновения автомобилей при отсутствии ограждения на разделительной
полосе; б —наезды на ограждения, установленные на разделительной полосе (/) и на обо-
чинах (2); в — столкновения с впереди идущими автомобилями и боковые столкновения при
отсутствии (<?) и наличии (4) ограждения на разделительной полосе; а — столкновения с ос-
тановившимися автомобилями при наличии (5) и отсутствии (б) ограждения на разделитель-
пой полосе; с?,, е — съезды на откосы насыпей
рианте поперечного профиля предусмотрена установка двух рядов
ограждений (см. рис. 1.10), поэтому значение единовременных за-
трат удваиваем (см. табл. 1.24). Текущие затраты па содержание
1 м ограждения составляют Corp — 0,8 руб. Для IV варианта по-
перечного профиля эти затраты удваиваем. Принимай затраты на
содержание ограждений постоянными за срок их службы 20 лет,
записываем значения Согр в табл. 1.24.
11. Рассчитываем ущерб народного хозяйства от дорожно-транс-
портных происшествий. Ущерб для каждого варианта поперечного
профиля зависит от числа происшествий и тяжести их последствии
(относительного числа погибших и раненых на одно происшествие,
а также среднего материального ущерба от повреждения груза,
автомобиля и дорожного сооружения). Число дорожно-транспорт-
ных происшествий зависит от интенсивности движения (рис. 1.13).
Как видно, из графиков после установки ограждений на раздели-
тельной полосе полностью исключаются происшествия, связанные с
переездами автомобилями разделительной полосы и выездами на
полосы встречного движения, но появляется новый вид происше-
ствий — наезды на ограждения. Установка ограждений на раздели-
тельной полосе способствует уменьшению числа боковых и попут-
ных столкновений (рис. 1.13, в), но увеличивается число столк-
новений с остановившимися автомобилями (см. рис. 1.13, г).
Число случайных выездов автомобилей на откосы насыпей
(съезды с дороги) зависит от высоты откоса насыпи (возвышение
бровки земляного полотна над поверхностью земли у внешнего
края откоса или над дном боковой водоотводной канавы) и кру-
3* 67
Тизны откоса (см. рис. 1.13, д, е). При установке ограждений на
обочинах съезды с дороги не происходят, но происшествия возни*
кают из-за наездов автомобилей на ограждения (см. рис. 1.13, б).
Число съездов автомобилей с дороги не зависит от ширины раз*
делительной полосы и наличия на ней ограждений.
Средний ущерб от одного происшествия этого вида определи*
ем для расчетного календарного года (1994 г.), принимая во вни-
мание, что ti = 1994—1980=14 лет:
t — йрдзоД-Кдтйь
(1.55>
где — средний ущерб от происшествия /-го вида в расчетном
году, руб.;
Я]9в0 — то же, в 1980 г. (табл. 1.24);
Лдп — коэффициент, учитывающий изменение ущерба по годам
календарном
(табл. 1.25).
Рассчитываем значения ущерба для разных видов дорожно-
транспортных происшествий применительно к расчетному году по
формуле (1.55) и помещаем результаты в графу 5 табл. 1,25.
Определяем число дорожно-транспортных происшествий (на 1 км
дороги в год) для интенсивности движения в расчетном году.
Интенсивность движения в расчетном году
(1.56)
Где Лб — интенсивность движения в первый год эксплуатации дороги (1143G
авт/сут);
q — коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения ((7=1,03).
Для £р=11 Л^(р=15310 авт/сут. Находим по графикам (см.
рис. 1.13) количество происшествий разных видов и записываем
эти значения в графу 7 табл. 1.25. Определяем для каждого ва-
рианта поперечного профиля высоту откоса полунасыпи h с низо-
вой стороны косогора (см. рис. 1.10) и записываем эти данные в
табл. 1.25. Для этих высот и крутизны откоса находим средний
ущерб от съезда автомобиля с откоса в расчетном году и число
съездов (по данным табл. 1.25), делим число съездов пополам
(учитывая, что по ближайшим к откосу полосам проезжей части
проходит в одном направлении только половина общего транспорт-
ного потока) и заносим эти данные в табл. 1.26. Ущерб вычисляем
для каждого варианта поперечного профиля.
I вариант. При отсутствии ограждений на разделительной
полосе могут происходить все виды столкновений автомобилей. По-
этому учитываем значения среднего ущерба 77вс, Пс, Пао> Я ТЙКЖС
число таких происшествий тВс, ^с, (см. табл. 1.25). Кроме то-
го, возможны съезды автомобилей на откос полунасыпи (по табл.
1.26 77сд=1768 руб. и шСд = 0,170 для уклона косогора 10% и 77Сд=
= 5050 руб., шод = 0,220 для уклона косогора 15%) и съезды на от-
кос у водоотводной канавы (Т7СД = 447 руб. и тад=0,08). Последние
значения принимаем по табл. 1.25 (при крутизне откоса 1 : 4 и вы-
соте откоса 0,5—1,5 м) с учетом снижения вдвое числа съездов ав-
томобилей на откос. Общий ущерб от происшествий для I вариан-
та поперечного профиля (годовые текущие затраты для расчетного
года) составляет:
68
Таблица 1.25
Вид дорожно-транспортного происшествия Средний ущерб от происше- ствия в 1980 г., РУб- Коэффициент *ДН Средний ущерб от происшествия в рас- четный год, руб. Число происшествий в расчетном году, шт/км-год
Обозна- чение Размер Обозна- чение Размер
Дорога с ограждением на разделительной полосе
Наезд на ограждение, 540 10 /7° 7 J п 680 1,05
установленное на разде-
лительной полосе
Боковое столкновение 1020 25 Г7° Л Л п 1 370 1,60
автомобилей и столкно- Кл С
вение с впереди идущим
автомобилем
Столкновение с оста- 4 500 118 * * со 6 152J тсо 0,13
новившимся автомоби-
ле м
Дорога без ограждения на разделительной полосе
Столкновение встреч- ных автомобилей 9570 256 п ас ’ 13154 ^лс 0,10
Боковое столкновение автомобилей и столкно- I 795 50 п с 2 495 0,90
вение с впереди идущим автомобилем
Столкновение с оста- новившимся автомоби- 8 870 245 Ясо 12 300 ^со 0,42
лем
Дорога с ограждением и без ограждения на разделительной полосе
Съезд автомобиля с дороги при крутизне от- коса насыпи 1 : 1,5 и I : 2 и высоте откоса, м: 0,5—1,5 4 890 132 ЯсЛ 6738 0,23
1,5—2,5 6 500 171 8894 0,34
2,5—3,5 8 840 240 12 200 0,42
3,5—6,0 То же, при крутизне 10 060 275 13910 0,56
откоса насыпи 1 :4 и вы- соте откоса, м:
0,5—1,5 335 8 сд 447 /Я С ;£ 0,16
1.5-2,5 650 16 874 0,25
2,5—3,5 1 320 32 1 768 0,34
3,5—6,0 3 650 100 5 050 0,44
Наезд на ограждение, установленное на обо- 740 10 Яо 880 1,00
чине 1
69
Таблица 1.26
Уклоны косогора, %' Варианты поперечного профиля дороги
I II ТП IV
Параметры
Крутизна откоса полупасы- —— 1 :4 1 :4 I :2 1:2
пи с низовой стороны косогора Высота откоса пол у и асы пн 10 3,6 2,4 2,0 2,0
с пизоиой стороны косогора 15 6,0 3,4 2,6 * 2,6
h, м 25 -—. • 5,8 8 894 5,8
Средний ущерб от съезда ан- К) 1 768 874 1
томобиля с откоса насыпи н 15 5 050 1 768 12 209
расчетном году руб/Дм 25 — -' — 13 910
В год Число съездов автомобилей 10 0,170 0,125 0,170
с откосои насыпи и расчетном 15 0,220 0,170 0,210 1 1
году чгг/км и год 25 '—--* 0,280 я»
при уклоне косогора 10%
сJ-ос0/70с/7сд/,>гсд) =
11 ' 1030
I
1000
(13154-0,1+2495-0,9+12 300-0,42+1768-0,170+447.0,08) =9,06 руб.;
при уклоне косогора 15%
1
С,1 = ЛООО”^13 154‘°5-1-2495-0,9 + 12 300 • 0,42+5050 -0,22+
-1-447 -0,03) — 9,87 руб.
Записываем эти данные в табл. 1,24,
II вариант. При ступенчатом расположении проезжих час-
тей необходимо определять ущерб отдельно для нижней и верхней
частей земляного полотна. На. обочине полунасып и с верхней сто-
роны косогора установлено ограждение. Поэтому для этой полови-
ны земляного полотна ущерб от наездов на ограждения и столкно-
вений автомобилей определяем, как для дорог с ограждением на
разделительной полосе (см, табл. 1.25), учитывая, что для одного
направления движения интенсивность уменьшается в 2 раза. Тогда
для верхней половины земляного полотна ущерб составит
I
C!l/:=%000 (680 0>525“Ы370• 0,8+6152-0,065+447-0,08) == 1,89 руб.
На верхней половине земляного полотна возможны съезды ав-
томобилей в сторону водоотводной канавы. Поэтому ущерб будет
таким же, как и в варианте I. На нижней половине земляного по^
лоти а ограждения отсутствуют, но из-за ступенчатого расположе-
ния проезжих частей встречные столкновения автомобилей исклю-
чаются. Поэтому учитываем ущерб только от боковых столкнове-
ний, столкновений с впереди идущим автомобилем и с остановив-
шимся автомобилем, принимая во внимание снижение частоты про-
70
исшествий в 2 раза (см. табл. 1.25): Лс = 2495 руб.; гас = 0,45; /7Со =
= 12 300 руб., тсо== 0,21.
Для нижней половины земляного полотна учитываем ущерб от
съездов автомобилей с откоса полунасыпи (см. табл. 1.25): Псл~
= 874 руб., тсл = 0,125 для уклона косогора 10% и /7Сд^1768 руб.,
тсд=0,170 для уклона косогора 15%. На нижней половине зем-
ляного полотна возможны съезды автомобилей с проезжей части в
сторону откоса полувыемки у водоотводной канавы. Как и в I ва-
рианте, ущерб от этих съездов и частота съездов составят:
при уклоне косогора 10%
1
<+"= (2495-0,45+12 300-0,21+874-0,125+447-0,08) =3,85 руб.;
при уклоне косогора 15%
Сп" = у“ (2495-0,454-12 300-0,21 + 1768-0,17+447-0,08) =4,04 руб.
Суммируя ущербы для нижней и верхней половин земляного по-
лотна, получаем годовые текущие затраты в расчетном году: %=
= 5,74 руб. (уклон косогора 10%) и С1Г = 5,93 руб. (уклон косогора
15%).
III вариант, В отличие от II варианта в этом случае пре-
дусмотрено устройство на нижней половине земляного полотна от-
коса крутизной 1:2. Условия движения по верхней половине зем-
ляного полотна будут аналогичны
щис затраты будут одинаковы,
Для нижней половины зем-
ляного полотна в отличие от ва-
рианта II учитываем ущерб от
съездов автомобилей с откоса
крутизной 1 :2 (см. табл. 1.26),
а другие параметры остаются
неизменными. В итоге:
при уклоне косогора 10%
Сл = у~ (2495.0,45+12 300-0,21 +
+8894-0,170+447-0,08) +
+ 4,89 = 7,15 руб,;
при уклоне косогора 15%
1
Сп==Ло66 (2493-0,45+12 300-0,214
4-12 200 0,21 -1-447 0,08) Н-
^ + 1,89 = 8,20 руб.;
при уклоне косогора 25%
I
у— (2495-0,45-[-12 300-0,214
+ 13 910-0,280+447-0,08) + 1,89 = 9,53
руб.
с вариантом II. Поэтому и току-
Рис. 1.14, Сравнение эффективности
вариантов поперечного профиля зем-
ляного полотна
71
IV вариант. В отличие от Ш варианта на нижней половине
земляного полотна предусмотрены ограждения. Поэтому вместо
ущерба от съездов автомобилей с откосов полунасыпи крутизной
1 : 2 учитываем ущерб от наездов на ограждение, установленное на
обочине (см. табл. 1,25): /70 = 880 руб. и то = О,5.
В итоге текущие затраты составят 6,08 руб. (независимо от кру-
тизны косогора).
Рассчитанные значения текущих затрат по вариантам записы-
ваем в табл. 1.24.
12. Определяем суммарные единовременные затраты и годовые
текущие затраты по вариантам, а затем суммарные приведенные
затраты по формуле (1.45) и записываем их в табл. 1.24. Строим
график зависимости суммарных приведенных затрат от уклона ко-
согора (рис. 1.14) и определяем, при каком уклоне косогора целе-
сообразно применять каждый из вариантов поперечного профиля:
I вариант—-до 18,5%, IV вариант — более 18,5%.
Другие варианты применять экономически нецелесообразно.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАССЫ ДОРОГИ В ПЛАНЕ И ПРОДОЛЬНОМ ПРОФИЛЕ
Задание 1.12 д
Запроектировать варианты трассы участка дороги
на карте в горизонталях
Исходные данные
Масштаб карты 1 : 10 000 (рис. 1.15), сечение горизонталей че-
рез 2,5 м. Проектирование осуществляют на основе технических
условий (см. табл. 1.8). Начальный пункт участка трассы (пк250)
расположен иа склоне крутизной 1 : 20 ,конечный (пк290) — в 0,7 км
восточнее пересечения с автомобильной дорогой II категории
П—М.
При проложении трассы дороги по карте в горизонталях необ-
ходимо помнить, что нормируемыми элементами трассы в плане яв-
ляются наименьшие радиусы кривых, наименьшие параметры пере-
ходных кривых и длина прямолинейных участков. Перечисленные
нормируемые элементы необходимо применять в увязке с ланд-
шафтом местности и друг с другом.
Длину прямолинейных участков трассы назначают исходя из
условия недопущения притупления внимания водителей и прогрес-
сирующей их усталости при движении по длинным прямым, особен-
но в условиях монотонного ландшафта.
Поэтому прямые участки трассы рекомендуется ограничивать
длиной 4—6 км %
* Указания по организации и обеспечению безопасности движения на авто-
мобильных дорогах, ВСН 25-76/Минавтодор РСФСР. М._- Транспорт, 1977, п. 2,3.
72
верным вариантом трассы на участке проектируемой дороги (учебная
карта)
Следует избегать и очень коротких прямых вставок между кри-
выми, Водитель должен иметь возможность оценить закругление,
принять решение о необходимости изменения режима движения и
осуществить это изменение.
Поэтому очень короткие прямые вставки между кривыми устра-
ивать не рекомендуется.
7Аежду односторонними (направленными в одну сторону) кри-
выми прямые вставки короче 300—450 м допускать не следует^ та к
как короткие вставки в подобных случаях водитель воспринимает
как неприятный для взгляда излом, нарушающий плавность доро-
ги, и старается резко снизить скорость движения, хотя этого не
требуется ио условиям безопасности движения. Более благоприят-
ные условия в подобных случаях можно создать за счет увеличения
радиусов смежных кривых или увеличения длин переходных кри-
вых, сопрягающихся в одной точке (без прямой вставки). При этом
необходимо, чтобы выполнялось неравенство
0,57?1<Д </?2,
где и /?о— радиусы смежных односторонних кривых, м;
А — параметр переходной кривой, м.
В случае смежных обратных кривых длина прямой вставки ли-
бо не должна быть меньше 200 м, либо се следует заменить непо-
средственно сопряженными круговыми (с радиусом больше 3000 м)
или переходными кривыми,
В последнем случае необходимо, чтобы переходные кривые име-
ли одинаковый параметр А, а между радиусами сопряженных кри-
вых соблюдалось отношение
Решение
С учетом указанных требований намечаем варианты трассы на
рассматриваемом участке автомобильной дороги. Дорога относит-
ся к категории автомобильных магистралей с расчетной скоростью
движения 150 км/ч. Поэтому варианты трассируем в обход насе-
ленных пунктов с пересечением существующих Автомобильных и
железных дорог в разных уровнях, с вписыванием трассы в
рельеф местности и с минимальным отклонением от воздушной
линии.
Анализ положения воздушной линии показал, что на началь-
ном участке она проходит в непосредственной близости к логу, пе-
риодический водоток в котором потребует устройства мощных
укрепительных сооружений: пересечение под острым углом р. Свет-
лая и усложнит проектирование и строительство моста, а на участ-
ке пересечения с железной дорогой потребуются закрытие сущест-
вующего переезда, снос здания железнодорожных служб, удлине-
74
I ние путепровода в связи с косым пересечением воздушной линии с
I железной дорогой и выполнение большого объема земляных работ
I на подходах к пересечению с железной дорогой, так как последняя
I расположена в полке, врезанной в косогор с обрывистым откосом
f высотой 7 м. Проработка варианта воздушной линии показала его
| непригодность.
j Высокие технические нормативы при предельном продольном
I уклоне 30 % о требуют рассмотрения вариантов с развитием линии
1 трассы по склонам долины р, Светлая. При этом условия проложе-
Г ния вариантов трассы усложняются крутыми склонами долины.
Наиболее сложным местом рассматриваемого участка является
J отрезок местности на пересечении железной дорогой р. Светлая с
7 мостом и насыпями подходов высотой до 5 м.
В процессе детального анализа топографических условий мест-
Й пости в направлении руководящего румба воздушной линии дано-
I' сим контрольные точки, через которые целесообразно проложить
варианты трассы. Одну из точек намечаем севернее жслезпожюож-
ного моста, а другую — южное. Выделяем зоны, в пределах которых
прокладывать трассу нельзя (д. Чернова, д. Песочное), п участок
наиболее благоприятный для пересечения с дорогой IT—Ай, прохо-
дящей через д. Песочное. При этом учитываем возможность пере-
сечения реки, железной дороги и автомобильной дороги иод угла-
ми, близкими к 90”.
Первые наметки проложения вариантов трассы с учетом удовле-
творения приведенных требований выполняем от руки, совмещая
углы поворота с основными переломами элементов рельефа. На рас-
сматриваемом участке трассы вершины углов поворота цслесообраз-
щ но расположить на водоразделе рек Соти и Светлая, на псресече-
г нин трассой р. Светлая и на пересечении с автомобильной дорогой
II категории П—М, расположенном на водораздельном участке.
В процессе наметки вариантов трассы учитываем уклоны местно-
। сти и стремимся развить трассу на склонах долины с тем, чтобы
И уменьшить объемы земляных работ, но в то же время учитываем
I высокую категорию дороги, не допуская значительного отклонения
J трассы от воздушной линии.
На следующем этапе трассирования уточняем положения вер-
j шин углов поворота и в изгибы трассы вписываем круговые кри-
вые радиусом не менее 1000 до. Дл51 этого используем набор шабло-
й нов круговых кривых, изготовленных в масштабе карты из прозрач-
И•. ного материала.
И В процессе выполнения этого этапа трассирования учитываем,
насколько удачно трасса вписывается в рельеф местности и за счет
> изменения величины радиусов кривых добиваемся, чтобы трасса
| огибала возвышающие элементы рельефа или опоясывала его пони-
I' женные участки. После этого анализируем пространственную плав-
' f ность трассы за счет взаимной увязки элементов плана и профиля,
а также проложение трассы через контрольные точки.
Рассмотрение нескольких вариантов трассы показало, что силь-
нопересеченный рельеф местности не допускает проложения с укло-
75
нами, близкими к расчетным (30 % о), без устройства высоких насы-
пей и глубоких выемок на спуске, пересечении и выходе из долины
р. Светлая. Таким образом, проектирование продольного профиля
будем осуществлять методом «секущей».
Исходя из приведенных соображений выбираем два варианта
трассы, отличающиеся друг от друга лишь на части своей длины —
спуском в долину р. Светлая, пересечением с железной дорогой и
подъемом по противоположному (правому) склону долины.
В южном варианте насыпь железной дороги будет выполнять
функции струенаправляющей дамбы, но вместе с тем потребуется
строительство прямолинейной дамбы значительного протяжения на
правом берегу реки. Эта дамба должна объединить мостовые пере-
ходы железной и автомобильной дорог (см. рис. 1.15).
Аналогичное решение требуется осуществить и в северном вари-
анте.
На остальном протяжении варианты отличаются незначительно,
в основном конструкцией водопропускных сооружений. Так, пересе-
чение лога под острым углом на пк 272 + 15 (южный вариант) не-
сомненно значительно хуже пересечения лога на пк 270 + 50, близко-
го к 90° (северный вариант).
При проложении вариантов трассы по карте используем мас-
штабную линейку и транспортир. Намеченные предварительно вер-
шины углов поворота соединяем прямыми линиями, длину которых
измеряем масштабной линейкой с точностью 0,2 мм. Углы поворота
трассы и румбы линий измеряем транспортиром с точностью до 15’.
Значения радиусов кривых в плане выбираем с учетом требова-
ний безопасности и удобства движения, ситуации местности и кате-
гории дороги, принимая по возможности большие радиусы. В рас-
сматриваемом случае возможность применения больших радиусов
кривых в плане ограничена сложной ситуацией местности и релье-
фа. Поэтому радиусы кривых на уг. № 1 и 2 назначаем равными
1000 м, а на уг. № 3 равным 1500 м.
Для каждого из вариантов составляем план трассы (рис. 1.16 и
1.17), выписываем из таблиц элементы каждого закругления, опре-
деляем положения начала и конца кривых, измеряем расстояние
между вершинами углов поворота и вычисляем длины прямых вста-
вок.
Так, для северного варианта (см, рис. 1.16) расстояния между
вершинами углов поворота составили: St = 718,00 м; S2= 1199,00 м;
57=1418,00 м; S4 = 719,2 м, где Sj — расстояние от начальной точки
трассы до вершины угла поворота № 1; S2 — расстояние между
вершинами углов поворота № 1 и 2; S3 — расстояние между вер-
шинами углов поворота № 2 и 3 и S4 — расстояние между верши-
ной угла поворота № 3 и конечной точкой трассы.
Пикетаж начала (НК) и конца кривой (КК) для угла № 1 оп-
ределяем по схеме:
В У1—= НКЛ; НКГ+К1=KKi и ли
ЯК,-пк 257+18,00—(3+28,46) =пк 253+89,54,
Л7(. пк 253Ч- 89,544- (6Н• 34,72) пк 260 + 24,26.
76
| ' Зеошини Ма 1 Значение угли Элементы еакр Расстояния между Sep- Длина. [ прямых по
+ + BnptiSo Зледо R Т 6 6 д шанами uIjHiU UUK, ЛТ
1 1 1 718 ДО 399,54
1 i 777 36°22' ~ 1000 XXW 32,35 63372 22,20
305Д1 30,76 11Э 6Д0 502, 61
2 । 263 39 1000 36763 65.51-
1 , 1 1 1 1418,00 868,4-3
3 i 232 82Д4 /Ж ' - 1500 161ДЗ\ 8ДЗ 322Д2\ 1Д7,
i i 1» ч 719, 20 | 557,57
__1______________i____I___1_________^2---1--—------
Z W5' 54,20 4 05 6,20 2333,15
Рис. 1.16. План трассы северного варианта
Аналогично для угла № 2:
ВУ2-Т2=НК2, НК23-К2==КК2 или
Жз=пк 268+ 94,80—(3+67,93) = пк 265 + 26,87,
Я7(2=ш< 265 + 26,87+(7+05,11)=пк 272+31,98 и т. д.
По известному пикетажу начала и конца кривых вычисляем дли-
ны прямых вставок.
Так, для северного варианта:
П^НКх-НТ- п^НК.-ККэ
П3=НКз-КК2', П^КТ-КДЪ,
где НТ и КТ — пикетаж начальной и конечной точек трассы;
НК1 и 7(7(1 — пикетаж начала и конца кривой угла № 1 и т. д.
Таким образом
Яг=пк 253+89,54—пк 250+00,00 — 389,54 м;
772 —пк 265+26,87—пк 260+24,26=502,61 м;
Я3=пк 281+20,41—пк 272+31,98=888,43 и;
77.,- пк 290+0,00—пк 284+42,43 = 557,57 м.
77
Значение ЗлЕМ Si; h'"' hi '3ЗЛ\ U ss/l СЛ\ и А ? д/ раац’титна!; 77 п f - ,J л/ (Д f \ J.
у гл л Лр /7 М bi X
1К з- у 7’ 6 j к Д нлла (/г,и о/УгааОюн, .м
_ - _ . - —. 1—•
' 1 1 845Д9 Д17Д2
/ 253 45 47ДУ — 1060 437 58 51,55182’;До 50Д0
1 1315.20 586,75
Z 272 45 - 54°Л 10 00 620,83 1Ш5\11ДД? ШД9 •
1 1J31. 00 552,29
5 28Л - 1500 551,82 40,71 69L16 Д48
575, 74 L. , ... — 225,52
£ 2636ДД Ж# 4196,54 1558,96
Рис. 1.17. План трассы южного варианта
По каждому из вариантов были построены и запроектированы
продольные профили (рис. 1.18 и 1.19), один из которых (по южно-
му варианту) в отличие от установленного стандарта выполнен в
масштабе 1 : 10 000 и 1 : 1000 и не включает рад граф сетки.
Варианты трассы запроектированы кривыми малого радиуса
(1000 м и 1500 м) и не обеспечивают безопасного и камфортабель-
ного движения по автомобильной магистрали. Для улучшения усло-
вии движения круговые кривые необходимо дополнить переходными
кривыми и запроектировать виражи.
Задание 1.13
Запроектировать переходные кривы© на закруглениях
северного варианта трассы
Исходны® данные
Исходные данные приведены на рис. 1.16. Углы поворота сц=-
— 36°22’ и аз = 40о24/. Радиусы кривых 1000 м.
78
Рис. 1.18. Сокращенный продольный профиль южного варианта
S8+P9Z Ш
ftG0'ftPi9M
ZZ Г/
-ft/
МО
cftti
Ш/
£
Z£ £
07 £/
0jM£? №
-—-- Ai? 7
ШЖ
ZS+70Z J// 60 £
b--—“—“ 111'/'
£6f=?Z9^ 1
00M9ZJ/J
.!?Г
( •:/
,9m
5
az
Ci
Ж/
OftO я-
• 7.9 0
£70
f .9 9
ч,
-< %- . ч “•
10
-1
е-. ••ч
••)
П?; ^| ||
7,-Wi
r.'Z
\/}Н £ - _• • в
• J 'ч-
—
/’- с;7
b2L
tif-
.?ГТЛ-
Я' у/
>7 /?<•; r'S i'^'17
/i и 7/
£*07/ Z02J/
ftftft QMft
ftMft IMft
lC£ 'lv/ №
;7 7/z;
M'Mi
1 " рфН!-: < 11 1 - 1 ;' -._ I _J 1 1
- 1 1 i *- " 1 Я ! .si I. S .-’ 1 ''~ < •• • 1 г- /’ ’ 1 1 " "' ! 1? ? ' - '’ i .J
L—- -. L
1 ;'
и
J
Jb .
** j -. Г-
W Хд * — - — _ . — — ' — --— — ,,| | • 1 . • .__ J ._ — - _ — 1 • < 5 Й - , — . ;3 ,. ^. . _ - . —— - — .— _ . . _-...-u-_..._ ”' ,z Wifl^ .1^. A _L At . Isj^№ мк< . . ли b 9L S3 r“ § -w. I Г,- 1 4L ft J 38'Sft №391 Ш31 £/?<?/ 8П9/ // £9; 99 691 09 Oft tft t,.ft so ft ft 9/ lift -^, “ 11" » ftft . *• b J ‘•J- O”, -r-7-'-J a* 1 * r-. " "J 217 eV __ ——f -—_ .JT > 7 0 0 1 Ь -’ '-ft/1 i. h —^Ll' i i i a>
<
bL ;J0 0/0'0; Oft Ml 96 Ift 99 б 7 7^^:' M'M; if -- i- '' £Z 2/ Oftftft Zb j??j 7/ ТГ/ • •7/; ';7p/ 70/7 ?/V.4r C 9/ /2 li'i | M ftft ft? iftft 99'991. Sftftft Oftllft Sftftft /19'06! Ip'!? 07/.1 '/’ / ;fi .-г . +v 0.7 Л /А;'.,' J ift (;.; ft? 39 09 !.lO 'M /; 0 6' L 11 | 1 00'f/ 1
: - ’•’cQ/Г? L- — 1 — ;.\7Л i ,.l<! > i. V V -v v 7 ! A s ;► a 1 1 1 li , 1 i i 3 a t 1
Я -. ,._J 1 1 —1 _i£.. . f 1 ?; f -. ! I j i a -" I ft Г J'-
Рис, 1.19. Продольный профиль северного варианта
Элементы кривой для угла № 1: тангенс 73 = 328,46 м, биссектри-
са — 52,56 м, начало кривой расположено на пк 2534-89,54 и ко-
лец кривой —на пк 260 + 24,26.
Элементы кривой для угла № 2: Г2--367,93 м, 5 = 65,54 м, нача-
ло конвой оасноложеио на пк 265 + 26,87 и конец кривой — на пк
272 + 31,98?
Расстояние между вершинами углов +3 1 и 2 составляет 1199 м,
длина прямой вставки 502,61 м,
В продольном профиле закругление № 1 расположено на выпук-
лой, а закругление № 2 на вогнутой вертикальных кривых.
Решение
Расчет элементов и разбивку переходных кривых ведем с ис-
пользованием таблиц1.
Длину переходной кривой L определяем по динамическому кри-
терию в зависимости от расчетной скорости движения ир, радиуса
R и нормируемого значения нарастания центробежного ускорения
J по формуле
При t'J(—150 км/ч, J?= 1000 м и 7 = 0,5 м/с3
Полученная длина переходной кривой рекомендуется как для
закругления № 1, так и для закругления № 2, так как их радиусы
и расчетные скорости движения одинаковы.
По условиям рельефа и ситуации выбираем схемы сопряжения
круговых кривых с переходными кривыми. Для закругления № 1
целесообразно принять закругление с круговой кривой и симмет-
ричными клотоидами (рис. 1,20), а для закругления J+ 2 — схему
сопряжения круговой кривой с несимметричными клотоидами (рис.
1.21).
Расчет ведом последовательно по каждому закруглению.
Закругление № 1. Вычисляем параметр переходной кривой (кло-
тоиды) /1= К/+Г- 1/ТёСЮ-143,6 = 380 м.
Находим отношение А : /7=380 : 1000 = 0,380,
Из таблиц выписываем отношения:
.4/77 = 0,380: 5/77 = 0,1444: р//7 = 0,000869; HR = 0,07219; x0[R =
— 0,144325; t+/77 = 0,003474; Bo=4°O8/12/'.
Умножая табличные отношения на радиус, получаем элементы
закругления: параметр переходной кривой Д —380 м; длина пере-
ходной кривой 5=144,4 м; сдвижка /7 = 0,87 м; дополнительный тан-
1 Замахаев М. С., Афанасьев И. Б.,Разбивка переходных кривых.
М.: Высшая школа, 1966, 75 с.
82
Ряс. I >20. Схема закругления с кру-
говой вставкой и симметричными
клотоидами
Рис, L2L Схема закругления с кру-
говой [кривой и несигмметрпчпт.лми
клотоидами
гене /=72,19 м; координаты конечной точки переходной кривой ,v0 =
= 144,32 м;//0 = 3,47 м.
Поскольку принята схема закругления с симметричными пере-
ходными кривыми, то все полученные элементы будут одинаковы
для обоих клотоид.
Вычисляем оставшийся угол, соответствующий круговой кривой
у—-а- 2р = 36°22г—2-4°08/12/' = 28о05'36'/, и длину круговой кривой,
оставшуюся после разбивки клотоид
100 • 28°О5'Й6"
-------------=490,30 м.
57,3
Определим тангенсы и общую длину закругления с учетом уве-
личения радиуса на величину сдвижки:
с; 36°22
7K=tg~ (7<+ZJ)=tg ------------ (1000+0,87);
А*
7^=0,328-1000,87=328,28 м.
Полученная поправка тангенса слишком мала (0,18 м), и ею
можно пренебречь, в чем можно убедиться, если сравнить размер
сдвижки с радиусом (р = 0,87 м; R= 1000 м): р<0,01 R или 0,87<10.
Общая длина закругления S = 2L + Z<0 или 5=2-144,4 + 490,3 =
= 779,1 м.
Установим пикетажные отметки начала (ИЗ) и конца закругле-
ния (КЗ);
НЗ^ВУг— (71+/) или 7/3! = пк 257+18,00—(328,46+72,19);
Я51 = пк 257+18,00—4+00,65 = пк 253+17,35;
Л31=/731+2£+7<0=пк 253+17,35+ (7+79,10) =ш< 260+96,45.
83
Закругление № 2. Рассмотрим возможность разбивки таких же
клотоид на закруглении № 2:
НЗ‘2=ВУ2~~(T2+t2)=m< 268+94,80—(367,93+72,19) =пк 264 + 54,68.
Разбивка аналогичных клотоид на закруглении № 2 возможна.
При этом между концом закругления № 1 и началом закругления
№ 2 остается прямая вставка длиной
//За—7(31 = пк 264 + 54,68—пк 260+96,45 = 357,7 ж
Длина прямой вставки вполне достаточна для разбивки пере-
ходной кривой. Однако из-за сложности ситуации, пересечения
р. Андоги и железной дороги в наиболее удобном месте целесооб-
разно на закруглении № 2 применить схему сопряжения круговой
кривой с несимметричными клотоидами (см. рис. 1.21), По усло-
виям местности и необходимому размеру сдвижки назначаем дли-
ны переходных кривых Lx -175 м и +2=395 м с параметрами соот-
ветственно Ai = 420 м и Л2 = 630 м. Радиус круговой кривой +? —
= 1000 м, угол поворота а2=40°24/.
Определяем отношения AJR = 420/1000 = 0,420 и A^R =
= 630/1000 = 0,630 и из таблиц выписываем относительные элемен-
ты для обоих клотоид:
для первой:
+/7? = 0,420; L JR - 0,1764; pi//?=0,00130; Ш = 0,08818;
x0/R = 0,17626; = 0,00518; TR/R = 0,05884; T:R/R = 0,11765;
для второй:
Л/Я =0,630;
Lz/R = 0,3969; p2IR=0,00656;
19819; Хо'7Я--=-= 0,39534; уо/+ = О,02613;
Т ++< = 0,13280; Tn"/R = 0,26515; ра = 11°22'13+
Умножая (кроме углов р) табличные значения на радиус R =
= 1000 м, получим:
Элементы
закругле-
ния . .
Закругле-
ние 1 .
Закругление
№2 . .
L, м р, м А м xq, м у$, м Тк, м Тд, м
176,40 1,30 88,18 176,26 5,18 58,81 117,65
396,90 6,56 198,19 395,34 26,18 132,80 265,15
5°03'13"
11°22'13"
Вычисляем тангенсы круговой кривой с учетом сдвижки:
7y = lg— (Я+/+=0,368-1001,3 = 368,48 м;
2
7\=tg (/2 +-ра) =0,368-1006,56 = 370,41 м.
2
Разница в длине тангенсов объясняется отличием сдвижки pi
и pg. По этой же причине при определении общей длины тангенсов
84
вводим поправку z с соответствующим знаком:
Вычисляем поправку
р<>—pi 6,56—1,30
z —---------=-------------
sin a2 sin 40°24z
------- =8,12 м.
0,648 a
Тогда:
7'= 368,48+88,18+8,12=464,78 м;
Г" = 370,41 + 198,19—8,12 = 560,48 м.
Вычисляем угол у = as—(pi + р2) =40°24'— (5°03'+1 Г22'13"), у =
~40°24'—16°25'26" = 23°58/34// и длину круговой кривой, стягиваю-
щей этот угол,
7?V 1000 • 23°58z34
Уо = _L_ = --------------- =418,44 m.
57,3 57,3
Находим общую длину закругления
S2=L[+L2+7<0= 176,40+396,90+418,44=991,74 м
и пикетажные отметки начала (ИЗ) и конца закругления (КЗ):
Н32~ВУ,—Т' = ПК 268+94,80—464,78 = ПК 264+30,02;
7(32=7732+52=пк 264+30,02+991,74 = пк 274+21,76.
Уточняем длину прямой вставки между первым и вторым за-
круглением:
Я32—КЗ] = ПК 264 + 30,02—ПК 260+94,45 = 335,57 м.
Полученные результаты удовлетворяют предъявляемым требо<
ваниям с учетом расположения прямой вставки на участке сопря-
жения выпуклой и вогнутой кривых (см. рис. 1.18).
Аналогичные расчеты выполним по таблицам В. И. Ксенодохо-
ва *. Так, например, для закругления № 1 с симметричными пере-
ходными кривыми и круговой вставкой (см. рис. 1.20) расчет про-
ведем в следующей последовательности:
1. По известным значениям расчетной скорости движения v,
равной 150 км/ч, радиуса кривой й? —1000 м и нарастания центро-
бежного ускорения /==0,3 м/с3 (принято для улучшения комфорта-
бельности движения вместо 0,5 м/с3) определим длину переходной
.кривой (клотоиды):
1503
Al—Ар—А = =:
47/7? 47-0,3-1000
2. Угол р найдем из отношения
„ L 240
та=тта,2р«;[)=га'
= 239,4 — 240 м.
1 К сен о дох о в В. И. Таблицы для клотоидного проектирования и раз-
бивки плана и профиля автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1981 табл. I а,
с. 102.
85
Проверим возможность разбивки переходных кривых:
а^Зб^г'; 2(3 = 2 6°53/=13°46/.
Так как щ>2(3, то разбивка двух клотоид на закруглении № 1 воз-
можна.
3. Вычислим длину круговой вставки Ко, соответствующую
центральному углу yi = cti—2p = 36Q22z—13°46' = 22°36' или 22,6°а
Тогда
л./?у, 3.14* 1000*22.6
394,4.
180
Общая длина закругления
Si = 7<0 + 2L = 394,4+2• 240 = 874,4 м.
4. Элементы закругления определим по таблицам В.
дохова \ Таблицы составлены .для закруглений из двух
иых клотоид без круговой вставки для минимальных
IT. Ксено-
сопряжен-
радиусов
100 м. Поэтому табличные значения следует исправить. Для этого
находим но таблице длину переходной кривой Аг, соответствую-
щую углу р — G°53z; значения которого расположены в крайней пра-
вой колонке табл. 1а. По таблице Лт = 24,027 м.
Вычисляем отношение
7/7,г = 240/24,027 = 9,988 10.
Табличные значения всех элементов закругления из строки, со-
ответствующей углу р==6°53\ умножаем на этот коэффициент:
/1 = 49,018*10=490,18 м; t = 12,008* 10= 120,08 м;
Д = 8,020* 10 = 80,20 м; лг0=23,993-10=239,93 м;
7;(= 16,030-10 = 160,30 м; уо=0,961 • [0=9,61 м;
р = 0,240-10 = 2,40 м.
Из таблиц для разбивки круговых кривых выписываем тангенс
круговой кривой, соответствующий углу поворота а = 36°22/:
7 = 328,46 ы.
5. Установим пикетаж основных точек закругления:
начала закругления: H3i = ~(71 + 7):
7731= (пк257+18,00)—(328,46+120,08) =пк 252+69,46;
конца первой переходной кривой: H31+L;
I<nKt= (и к 252 -1-69,46) + 240,00 — пк 255 +09,46;
середины закругления: C3j = +Ко/2;
С31= (пк 255 + 09,46) + 394,4/2 = пк 257 + 06,66;
1 К сен од ох о в В. И. Таблицы для клотоид и ого проектирования и раз-
бивки плана и профиля автомобильных дорог. 1W. Транспорт, 1981, табл. 1а,
с. 102.
86
начала второй переходной кривой: A/ZA2—#3i+£i+A0;
КП/<2= (пк 252 + 69,46) +240,00+394,40 = пк 259+03,86;
конца закругления: 1(3, -= ИЗ; + 2£ + 7(0;
КЗ г = (пк 252 + 69,46) +2-240 + 394,40 = пк 261 +43,86.
Для закругления № 2 рассчитаем элементы для случая несим-
метричных переходных кривых с круговой вставкой, принимая
£1 = 240 м и 145 м из условия нарастания центробежного уско-
рения соответственно 0,3 м/с3 и 0,5 м/с3, радиус /? = 1000 м, угол
поворота а2=40°24/.
Расчет выполняем в следующей последовательности.
1. Вычисляем значения углов 01 и р2:
।r ьли hrtiis- i’i}? iSttil iflffiHP'r: f: i, n>:! •: г пл и rthtiii
Щ 240
=0,12 рад, или ^ = 6 533
р2= —4— - ----=0,0725 рад, пли (+ = 5°33'.
1 2R 2-1000 1 1
2. Определяем угол = (₽, + р2) = 12O26Z = 27°58Z и
jl+yi
круговую вставку Ко= ——1— = 488,11 м.
3. Из таблиц выписываем значения дополнительного тангенса t
и сдвижки р, соответствующие углам pi и ]32 с поправкой на радиус:
ВДтаб=Ю00/100=10; £-120,08 м;
Л=96,84 м; £1=2,40 м; р2 = 1,56 м.
4. Вычисляем тангенсы закругления но формулам:
(Xi f)., — п.
7X7?+P1)tg — + 4__+Л.
2 s;n г/.|
7 2 = (R+/J1) tg “— + (щ—pi) cig а 1+Л,
й-i 40°2+
где tg—---- = tg —----0,368;
etg (Xi = ctg 40°24/= 1,75; sin ai — sin 40°24z = 0,648.
Подставляя вычисленные значения, получим:
2,40-1,56
Гх= (1000+120,08)0,368+——[-120,08=
0,648
= 412,19+1,296+120,08 = 533,57 м;
Г2= (1000+120,08)0,368+(2,40—1,56)1,75+96,84 =
= 412,19 + 1,47 + 96,84 = 510,50 м.
5. Установим пикетаж основных точек закругления: начала за-
кругления Н32^ВУ2~(Т-^1) = (пк 268+94,80) — (533,57+120,08) =
= пк 262+41Д5;
конца закругления /<32—Zf32+AT0+£i+L2; 1(32~ (пк 262+41,15) +
+488,11+240,00+145,00==пк271 + 14,26.
87
Задание 1.14 .
На участке северного варианта запроектировать
клотоидную трассу
и
Исходные данные
Исходными данными для проектирования клотоидной трассы
являются топографическая карта в масштабе 1 : 10 000 и сечением
горизонталей через 2,5 м (см. рис. 1.15), технические нормативы
(см. табл. 1.8), разработанные в разд. 2 гл. 1 для автомобильной
дороги I категории начальный (пк 2504-00), и конечный (пк 290 + 0)
пункты трассы.
Решение
Для проектирования клотоидной трассы используем гибкую
линейку и прозрачные шаблоны переходных кривых. Предвари-
тельно па карте намечаем контрольные точки, которыми являются
переломы рельефа и наиболее целесообразные участки пересечения
трассой р. Светлой, а также железнодорожной насыпи высотой 5 м.
В первом приближении наносим трассу от руки карандашом,
а затем по намеченному направлению проводим плавную линию с
помощью гибкой линейки. Параметры клотоид устанавливаем с
помощью прозрачных шаблонов. Намечаем трассу сплошными пе-
реходными кривыми без круговых вставок. На карте отмечаем
карандашом точки начала закругления, минимального радиуса и
конца каждого закругления, а также направления тангенсов. Око-
ло каждой клотоиды выписываем ее параметр и минимальный ра-
диус в точках смыкания клотоид. Для лучшего сопряжения на
карте шаблонов с различными параметрами через указанные точки
проводим прямые линии, определяющие направления радиуса и
конца и начала закруглений.
Подбором шаблонов были установлены следующие эле?иенты
закруглений:
закругление № 1: параметры клотоид Л! = 700 м и Л/=800 м;
минимальный радиус в точке смыкания клотоид ++ = 1000 м;
закругление № 2: параметры клотоид Л 2—750 м и A2z=900 м;
минимальный радиус 1000 м;
закругление № 3: параметры клотоид Лг=Л3=1000 м; мини-
мальный радиус Дз^2000 м.
Следовательно, на закруглениях № 1 и 2 применяем схему из
сплошных несимметричных клотоид (рис. 1.22), а на закруглении
№ 3 —схему из сплошных симметричных клотоид (рис. 1.23).
Определим последовательно элементы каждого из закруглений.
Закругление № 1. Известны параметры клотоид Лг — 700 м и
и А/ = 850 м и радиус в точке смыкания клотоид Я1 = 1000 м.
Параметр клотоиды связан с радиусом и длиной переходной кри-
вой (клотоиды) зависимостью A2~RL, в которой известны пара-
88
Рис. 1.22. Схема закругления с не-
симметричными клотоидами без кру-
говой кривой
Рис. 1,23. Схема закругления с сим-
метричными клотоидами без круго-
вой кривой
метр А и радиус R. Из этой зависимости определим неизвестную
длину клотоиды L~A2[R.
Для первой пасти закругления
Д1~А12/7?1 = 7002/1000 = 490 м,
для второй части закругления
7у = (Д') 77^ 85071000 = 722,5 м.
Вычисленные длины клотоид позволяют определить значения уг-
лов р между касательными к конечной точке клотоид и тангенсами
по формуле р = £/2/?, т. с.:
я л‘ Р1 — 2R{ 490 -- -0,245 рад; 2-1000 1 1
2/?! 722,5 -——“=0,361 рад; р1' = 20°4Р. 2-1000 1 1
Общий угол поворота трассы на закруглении
L{ =,[5,14о02'Н-20о41'==34о43'.
По известным значениям углов pi и jV выписываем из таблиц
В. И. Ксенодохова элементы клотоид и умножаем их на 7?/100 = 10:
для угла р! = 14°02С
длинный тангенс Тя=32,7602 10 = 327,60 м;
короткий тангенс ТА= 16,4,223-10= 164,22 м;
дополнительный тангенс 7 = 24,444-10 = 244,44 м;
координаты конца клотоид х/ = 48,6925-10 = 486,92 м,
(/0 = 3,9822-10-39,82 м-
89
для угла Р/ = 2О°41/:
7д"=48,4650-10=484,65 м;
Тк" = 24,3689 -10- 243,69 м;
Л'= 35,943-10=359,43 ы;
Ло"=71,2632-10=712,63 м;
Уо"=8,6071-10=86,07 и.
Вычисляем тангенсы закругления:
(Г/+Г/Э; 7/=7’д"+(+++++)•
sm Ui sm
Подставляя табличные значения элементов клотоид и вычислен-
ные sin ₽i= sin 14o02z= 0,24249, sin p'1-sin20°41'=0,35320; sinai =
= sin34°43/ = 0,56952,
получим:
0,24249
+I = 327,60+ ---------(164,22 + 243,69) =327,60 + 252,97 = 580,57 м;
0,56952
0,35320
+ i =484,6!? + -(164,22 + 243,69) — 484,65+173,68 = 658,33 м.
Проверим стыковой радиус биклотоиды
Я1==
57,3
34,70°
м.
Выписываем основные элементы закругления:
Л 1 = 700 м; 71=490,0 м; 7’1 = Б01,28 м;
^ = 486,92; ///=39,82 м;
/13 = 850 м; +/ = 722,5 м; +/ = 737,62 м;
л+=712,63 м; у=86,07 м; «1 = 34°43';
pi = 14°02'; [?/=20°41/.
Устанавливаем пикетажные точки закругления:
начала закругления /731=ВУ]-—7’1 = пк 2574-18,00—580,57=
= пк 252 +37,43;
точки смыкания клотоид (7С7<) ТСК\-2 = НЗХ + Л = пк 252 + 37,43 +
+ 490,0 = пк 257 + 27,43;
конца закругления K3\~H3\-\-L\-{-Lx 2524-37,434+90,0+-
+ 722,5 = пк 264 + 49,93.
Закругление № 2. Известны Д2 = 750 м; /V —900 м, R2 = 1000 м.
По аналогии с первым закруглением вычисляем:
длины клотоид:
75 О2
R2 ~ 1000
г> (Л^2
= о62,о м; + 2~------ =
9003
1000
==810,0 м;
90
углы р:
L» 562,5
Ра= - ~ = --------— =0,2812; р2 = 0,2812-57,3= 16.1128°;
2/?2 2-1000 1
L2' 810,0
₽/= =0,405; £/ = 0,405-57,3 = 23,2065°,
J » J UUJ
или: р2=16°06'46"; £/ = 2332'23"
и сс2 = 39°3193, а2'=39.о19Л09ЛЛ.
Так как в таблицах значения углов (и соответствующие им эле-
менты клотоид) приведены только в целых минутах, то необходимо
провести интерполирование. Для этого вычисляем поправочный
коэффициент
7(=Д'/А",
где Д' — разница между вычисленным значением угла и ближайшим табличным
значением:
А"— шаг столбца таблицы, т. е. разница между соседними в столбце значе-
ниями табличных углов (А" = 60").
Д'=рта0_ ,р2=16°07'00"—16°06'46" = 0'14"
и
Д'=ртаб— .£/=2333'00"—23°12'23"=0'37."
В этом случае поправочные коэффициенты будут иметь значе-
ния:
/('= 14/60-0,233; /(" = 37/60 = 0,617.
Выписываем из таблиц элементы клотоид, вносим поправку за
счет интерполяции и табличные значения умножаем па поправку,
учитывающую радиус R/100= 1000/100 = 10. Расчеты сводим в
табл. 1.27 и 1.28.
Для определения тангенсов закругления необходимо знать зна-
чения sin р2=sin 16°06'46"=0,2775; sin p2z=sin 23° 12Z23ZZ=^0,3941 i
sin a2 = sin39°19'09//=0,6336.
Таблица 1.27
Элементы расчета Ло ?'о Ц
Табличные значения для fe=16°07z 37,6618 18,8950 55,8142 5,2451 28,0548
Шаг столбца А" 0,0393 0,0198 0,0568 0,0108 0,0288
Произведение 7(ХА" = = 0,233А" 0,0092 0,0046 0,0132 0,0025 0,0067
Исправленное табличное зна- чение 37,6526 18,8904 55,8010 5,2426 28,0481
Элемент клотоиды 376,53 188,90 558,01 52,43 280,48
91
Таблица 1.28
Элементы расчета. £ гг 7 к ff X О п
Табличные значения для 54,4997 27,4435 79,7209 10,8184 40,3000
р2'=23° 13'00"
Шаг столбца А" 0,0398 0,0204 0,0554 0,0154 0,0287
ЛА"=0,617Д" 0,0246 0,0126 0,0342 0,0095 0,0177
Исправленное значение таб- 54,4751 27,4309 79,6867 10,8089 40,2823
личное
Элемент клотоиды 544,75 274,31 796,87 108,09 402,82
Тогда: 1
7У=7УЧ--5Ш Р/- (7/+?'/') =376,53+ . (188,90+274,31) =
sin а2 0,6336
= 376,53+0,622-463,21 = 376,53+288,12 = 664,65 м; /
sin 0,2775
7У'=7У'+ —(ТУ+Л/') =544,75+ -463,21 =747,62 м.
Sin «2 0,6336
Проверим сохранение значения стыкового радиуса:
я2= = (W* А = (№5+810.0 X 100 07
(ха \ 2 / 39,3193 \ 2 / ’
Выпишем основные элементы закругления:
/12=750 м; +=562,5 м; Т2—580,57 м;
х0'=558,01 м; t/0'=52,43 м; 1
Д2=900 м; L2 = 810 м; 7У=658,33 м;
л0"=796,87 м; уо"=108,09 м;
а2=39°19'09"; р2= 16W46";
р2'=23° 12'23". /
Определим пикетажные точки закругления: ,
начало закругления Н32 = Л31— пк 264 + 49,93;
точка смыкания клотоид
ТСЛУ-4=Я52+£2 - пк 264+49,93+562,50 = пк 270+12,43; 5
конец закругления
К32=Н32+L2+L2'=ПК 264 +49,93+562,5 +180,0=пк 278+22,43. ,
Закругление № 3. Подбором прозрачных шаблонов на закруг-
лении № 3 были определены параметр клотоид Д3 = Л3' = 1000 м и
минимальный радиус биклотонды 7?з — 2000 м. Необходимо рассчи-
тать все элементы закругления.
В таблицах В, И. Ксенодохова все значения элементов клотоид
приведены для радиуса = 100 м. Следдвательно, табличные зна-
чения параметра Лтаб будут в А?з/100 = 2000/100 = 20 раз меньше А3,
или Атаб = А3/20 = 1000/20 = 50.
92
В таблицах нет такого значения. Имеются ЛТЯб=50,0163 м, соот-
ветствующее строке для угла поворота а3=14°2(У, и Атаб = 49,9581,
соответствующее углу п/ = 14О18'. Принимаем угол поворота равным
14°19z и из таблиц выписываем интерполированные значения эле-
ментов закругления, которые затем умножаем на 20, чтобы получить
элементы закругления для радиуса биклотоиды 2000 м.
Например, выписываем из таблиц из столбца, соответствующе-
го тангенсу Т, два значения.
Из строки для угла а'=14с18' Г=25,0494 и из строки для
угла а//=14°,20\ Т" = 25,1082. Интерполируем эти значения для
угла аз = 14°19':
Т" + Г 25,1082+25,0494
--------= ——-—----------— 2d,U/oo.
2 2
Умножая на 20, получаем тангенс, соответствующий углу а3 =
= 14°19':
25,0788-20=501,58.
Аналогичные вычисления проводим для всех элементов бикло-
тоиды. Расчеты сводим в табл. 1.29.
Полученные элементы закругления соответствуют биклотоиде
с параметром
•А-габ 2g 50,0163+49,9о81 20 — 999 82 м
2 ~ 2
Аналогично вычислены А = 999,49 м, дом ер Д=3,66 м, сдвижка
р = 5,20 м, биссектриса Б = 20,95 м и дополнительный тангенс t =
= 249,74 м. Поскольку параметры клотоид равны, то вычисленные
элементы относятся к обоим клотоидам.
Проверяем общий тангенс закругления по формуле
Тз = Тз' = Хо++
а 14°19'
где z = yotg — =20,79 tg ~~-- =20,79-0,12574 = 2,61 м.
Таблица 1.29
Элементы расчета Г, м м лк, м Г, м Гк г,„ и
Табличные значе- ния элементов для углов: а'==14°20' 25,108 25,016 24,977 1,0418 8,3512 16,691
25,049 24,958 24,919 1,0370 8,3317 16,652
Половина разности 25,079 24,987 24,948 1,0394 8,3414 16,672
табличных значений Элементы биклото- 501,58 499,74 498,96 20,79 166,83 333,44
иды для угла а3= = 14°19' и радиуса 1?з = 2000 м
93
Тогда
73=498,96+2,61 =501,57 м.
Подученные данные позволяют выполнить разбивку биклотоиды
и установить пикетажные точки начала закругления (Я33), точки
сопряжения клотоид (ТСКА) и конца закругления (Д33):
Я33=Д32=пк 278+22,43;
ТСКз = Ш3+£ — ш< 278+22,43+ 499,74 —пк 283+22,17;
/<33=//Зз+2£= пк 278+22,43+999,49 = пк 288+21,92.
Па рис. 1.24 приведены два варианта клотоидиой трассы, отли-'
чающиеся параметрами клотоид на закруглении № 1 и рассчитан-
ные в соответствии со схемой рис. 1.25.
Детальная разбивка клоюидной трассы. Для детальной разбив-
ки клотоид применяют различные способы; ординат и абсцисс от
главных касательных; полярных координат; прямоугольных коор-
динат от хорды, проведенной под углом к главной касательной;
углов и хорд; продолженных хорд; хорды и стрелки.
Выбор способа разбивки клотоиды па местности определяется
в основном ситуационными условиями и рельефом. Для разбивки
клотоидиой трассы на карте целесообразно применить наиболее
простой и широко распространенный способ абсцисс и ординат,
который часто используют при детальной разбивке круговых кри-
вых.
Рассмотрим детальную разбивку закругления № 1 с помощью
таблиц В. И. Ксенодохова. Основой для разбивки первой части за^
кругления (ось абсцисс) будет служить тангенс от начала за-
кругления (пк 252 + 37,43) до вершины угла си (пк 257+18,00).
Первая часть закругления имеет следующие элементы:
Л1 = 700 м; L1=490,0 м; 7/=164,22 м;
/1 = 244,44 м;
= 1000 м; 74^=580,57 м; 4 = 486,92 м; 4 = 39,82 м.
Учитывая масштаб карты (1:10 000), принимаем решение оп-
ределить местоположение семи точек клотоиды (через 70 м). Вы-
числяем отношения расстояний от начала закругления до намечен-
ных точек к параметру клотоиды: SiMi; S1M1 = 70/700=0,10;
S2/A i = 140/700 = 0,20 и т. д.
Затем по табл. II В. И. Ксенодохова, составленной для А = 100,
находим значения х и у, соответствующие вычисленным отношени-
ям Si/А, и, умножая их на отношение Д/100 —700/100=7, получаем
искомые координаты точек первой клотоиды. Расчеты выполняем в
табличной форме (табл. 1.30).
Диалогичные расчеты выполним для второй части закругления
с основными элементами клотоиды: ,
/11 = 850 м; 74=722,5 м; 7/^243,69 м; 4 = 359,43 м;
/?1 = 1000 м; 7/=658,33 м; 4'=712,63 м; 4=86,07 м.
94
Рис. 1.24. Варианты клотоидиой трассы северного варианта, отличающиеся параметрами клотоид на первом закруглении
Рис. 1.25. Схема обратных кривых в плане из сопряженных несимметричных
клотоид без прямых вставок
Табл и ц а 1.30
SM i
л
^100
А
У100
70 0,10 9,999 0,016 69,99 0,11
110 0,20 19,999 0,133 139,99 0,93
210 0,30 29,993 0,449 209,95 3,14
280 0,40 39,974 1,066 279,82 7,46
350 0,50 49,921 2,081 349,45 14,56
420 0,60 59,805 3,591 418,64 25,14
Определим координаты точек клотоиды с интервалом 100 м.
Расчеты сводим в табл. 1.31.
Разбивку закругления на карте ведем с начальной точки закруг-
ления до конца первой клотоиды и от конца закругления к середи-
Таблица 1.31
5 Л* 1 100 ! f ! А ’ у 100
5, 5L б Х1
100 0,118 11,799 0,027 100,29 0,23 |
200 0,235 23,498 0,216 199,73 1,84
300 0,353 35,286 0,7312 299,93 6,22
400 0,470 46,942 1,728 399,00 14,69 ।
500 0,588 58,624 3,381 498,30 28,74
600 0,706 70,162 4,838 596,36 49,62
700 0.824 81,455 9,248 692,37 78,61
не. Для разбивки второй части закругления восстанавливаем вер-
шину угла н по транспортиру откладываем угол ai = 34°43z, ориен-
тируясь на отметку точки сопряжения закруглений с радиусом,
равным бесконечности.
Задание 1.15
Запроектировать продольные профили по вариантам трассы
автомобильной дороги
Исходные данные
Технические условия для проектирования дороги разработаны
в заданиях 1.1 —1.9 (см. табл. 1.8). Грунтово-геологические и гид-
рологические условия района проектируемого участка относятся к
разряду благоприятных. На основном протяжении дороги грунто-
вые воды залегают на значительной глубине и не оказывают влия-
ния па устойчивость земляного полотна и несущую способность
грунтов. К наиболее неблагоприятным участкам относятся пойма
р. Светлой, где уровень грунтовых вод расположен на глубине
0,8—1,2 м. В пределах правого склона долины р. Светлой возмож-
ны выходы источников, указывающих на наличие водоносных слоев.
Грунтовые условия по длине трассы изменяются незначительно.
На повышенных местах покровные грунты сложены мелкозернис-
тыми пылеватыми песками, подстилаемыми моренными глинами с
валунами. Слой моренной глины мощностью до 9 м и более служит
водоупором и способствует заболачиванию отдельных участков
местности с образованием болот верхового типа. Мощность по-
кровных песков колеблется от 0,4 до 0,9 м.
Нод слоем моренной глины иа глубине 5—9,5 м залегает слой
среднезернистых песков, подстилаемых мергелистыми известняка-
ми. На некоторых участках правого склона долины р. Светлая по-
кровные мелкозернистые пески и среднезернистые пески в виде
прослойки между моренной глиной и известняками отсутствуют.
Район проектируемой дороги расположен во П дорожно-клима-
тнческой зоне.
Решение
Для проектирования продольного профиля необходимо знать
минимальное возвышение бровки земляного полотна. Строительные
нормы и правила устанавливают минимальные расстояния от низа
дорожной одежды до уровня грунтовых вод и длительно, более
20 сут, застаивающихся поверхностных вод, а также над поверх-
ностью земли на участках с необеспеченным поверхностным водо-
отводом или над уровнем кратковременно стоящих поверхностных
вод.
В условиях II дорожно-климатической зоны при возведении
земляного полотна из мелкозернистых пылеватых грунтов низ до-
рожной одежды должен возвышаться на 0,6 м над поверхностью
4—1726
97
земли в сырых местах. При этом расстояние от низа дорожной
одежды до уровня грунтовых вод следует выдерживать нс менее
1,2 м. Однако, учитывая возможность более рационального исполь-
зования мелкозернистых песков (в качестве дорожно-строитель-
ных материалов) и их незначительные запасы, следует ориентиро-
ваться на возведение земляного полотна из моренных глин, для
которых строительные нормы и правила рекомендуют возвышение
низа дорожной одежды над поверхностью земли 0,7 м, а над уров-
нем грунтовых вод 1,9 м.
Соответствующее возвышение бровки земляного полотна опре-
деляем с учетом ширины обочины и ее поперечного уклона, а так-
же толщины дорожной одежды:
Йо — АЙ-|-Йд о—tii'o,
где Ай — возвышение низа дорожной одежды, рекомендуемое строительными
нормами и правилами, м;
/1,ч.о —толщина дорожной одежды, м;
д —ширина обочины, м;
1о уклон обочины, доли единицы.
Подставляя известные значения указанных величин, получим
возвышение бровки земляного полотна:
над поверхностью земли
Ло = О,7+0,7—3,75-0,04=1,25 м;
над уровнем грунтовых вод
/+=1,90+0,70— 3,75’0,04=2,45 м.
По условиям спегонезаносимости на открытых участках местно-
сти возвышение бровки земляного полотна не должно быть ниже
V-/i^ +0,8;
где й^0— высота снежного покрова с вероятностью превышения 5%;
0,8 — возвышение бровки над расчетным уровнем снежного покрова, при-
нимаемое в зависимости от категории дороги.
В задании 1.1 была установлена высота снежного покрова с ве-
роятностью 5%, равная 0,4 м. Следовательно, на открытых участ-
ках местности земляное полотно высотой 0,4 + 0,8 =1,2 м будет сне-
гозаносимым. Окончательно принимаем минимальное возвышение
бровки земляного полотна над поверхностью земли 1,25 м.
Анализ вариантов плана трассы и топографических условий
местности позволяет сделать вывод о необходимости применения
секущего метода нанесения проектной линии.
Проектирование продольного профиля начинают с выявления
контрольных точек, которыми являются: <’
рабочие отметки начального и конечного поперечных профилей ]
земляного полотна, которые на пк 250 + 00 и пк 290—00 принимаем
равными 1,25 м;
отметки в местах пересечений с периодически действующими
водотоками, где расчетом установлены размеры труб, режим их
98
работы и уровни подпертой воды, т. о. на пк 251-5-82, пк 254 + 00,
пк 262 + 50, пк 263 + 35, пк 290 + 25 но южному варианту и на пк
251+82, пк 254 + 00, пк 263 + 00, пк 263 + 85, пк 270 + 45, пк 289 + 65
по северному варианту;
минимально допустимые отметки проезжей части моста через
р. Светлую, намечаемые с учетом уровня высоких вод;
отметки головки рельса на пересечении с железной дорогой,
возвышение над которой принимаем не менее 5,5 м (пк 270+15 на
северном варианте и пк 269 4-70 на южном варианте);
отметки оси проезжей части пересекаемой автомобильной доро-
ги М- - П II категории (пк 283 + 80 на южном варианте и пк 283 +
+ 17 на северном варианте).
Высотное положение контрольных точек позволяет наметить
вчерне проектную линию па продольном профиле. При этом учи-
тывают: ситуацию местности, грунтовые условия, уклоны склонов,
пересекаемых трассой, гидрогеологические условия вдоль трассы,
а также соображения по возможным способам производства работ
на отдельных участках. Наиболее сложные участки рельефа мест-
ности проверяем прикндочно по значению максимального продоль-
ного уклона и фактического уклона местности, выясняя ориентиро-
вочную глубину выемок и высоту насыпей.
На следующем этапе после выбора оптимального прикидочного
варианта выполняем тщательную его проработку, которая включа-
ет: уточнение положения проектной линии, ее окончательное нане-
сение на продольный профиль, закрепление положения точек сопря-
жения смежных кривых и при наличии точек с горизонтальными ка-
сательными, определение положения пулевых точек.
Нанесение проектной линии ведем с одновременным заполнени-
ем графы «Уклоны и вертикальные кривые», в которой указываем
условные изображения вертикальных кривых, их радиусы и длины,
закрепляем положения точек начала и конца кривых разного радиу-
са, уклоны в точках сопряжения смежных кривых.
Для нанесения окончательного положения проектной линии ис-
пользуем набор прозрачных шаблонов. При этом в каждом конкрет-
ном случае окончательное положение проектной линии выбираем
после сравнения нескольких вариантов. Работа с шаблонами значи-
тельно упростится, если перед началом работы с шаблонами убрать
из комплекта те из них, радиусы которых меньше допускаемых.
В процессе работы с шаблонами следует строго следить за горизон-
тальным положением базовой линии, имеющейся на каждом шабло-
не. От правильного расположения шаблонов и точности нанесения
на продольный профиль проектной линии зависит степень соответ-
ствия ее высотным отметкам бровки земляного полотна, установлен-
ным по таблицам или расчетом. Отметки пикетных и плюсовых то-
чек определяем по таблицам1, в первом разделе которых — «Про-
1 Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных до-
рогах/Н. М. Антонов, Н. А. Боровков, Н. Н. Бычков, Ю. И. Фриц. М.: Транс-
порт, 1968. 200 с.
4*
99
ектирование», кроме основных правил пользования таолицами и
указаний по технике проектирования проектной линии продольного
профиля рассмотрены различные случаи сопряжения и стыкования
смежных элементов проектной линии продольного профиля, а так-
же примеры различных решений по увязке проектной линии.
„ Проработка нескольких вариантов расположения проектной ли-
нии показала вертикальных кривых
Радиус вогнутой
кривой принят несколько меньшим, чем расчетное значение (10 000 м
вместо 12 500 м) с обоснованием скорости движения в ночное вре-
мя на участке этой кривой? Расчеты показали, что скорость движе-
ния изменяется весьма незначительно. На одщШ'-'ИЗ’участко.в-с&пря-
жения вогнутой т-т выпуклой кривых потребовалось введение отрез-
ка прямой л 1:пнп с уклоном 30 % о.
Принятое положение проектной линии обеспечивает пересече-
ние с автомобильной дорогой М—П в разных уровнях с проложе-
нием проектируемой дороги под пересекаемой в выемке с рабочей
отметкой 6,99 м, что вполне достаточно для строительства путепро-
вода. Продольный профиль для участка северного варианта при-
веден иа рис. 1.19.
Глава 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДА, ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
И ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ ВОДООТВОДА
Задание 2.1
Запроектировать нагорную канаву
Исходные данные
Исходными являются данные заданий 1.12—1.15.
Проектируемая автомобильная дорога на участке с пк 2724-40
по пк 2894-48 проложена в выемке, проходящей по косогору. Для
перехвата и отвода воды, стекающей по косогору, с целью предот-
вращения ее попадания на откос выемки предусмотрено строитель-
ство двух нагорных канав: 1) с пк2824-90 по пк2724-Ю и 2) с пк
283+28 по пк 289+43.
В примере рассмотрен расчет нагорной канавы, расположенной
на участке с пк 282+90 по пк 272+10.
Решение
В связи с необходимостью экономии земель, занимаемых дорожу
ными сооружениями, нагорная канава запроектирована в плайе на
минимально возможном расстоянии от наружной бровки выемки,
которое принимаем равным 5 м (СНиП П-Д.5-72, п. 5.18). Однако
такое расположение не позволяет протрассировать нагорную кана-
ву с продольным уклоном (рис. 2,1), при котором скорость протека-
ния воды в ней была бы меньше нервзмывающей для неукреплен-
ных грунтов.
Несмотря на значительную длину нагорной канавы, промежуточ-
ного сброса воды из нее в пониженные места рельефа не предусмот-
ри о, так как значительные уклоны склонов потребовали бы уст-
ройства нагорных сооружений большой длины. Поэтому вся вода,
поступающая в нагорную канаву, сбрасывается в пойму р. Светлой
только через одни быстроток, начинающийся на пк 2724-00 и имею-
щий длину 175 м. В этот же быстроток поступает вода из верхового
кювета выемки.
101
ио
130
120
233
Р^сс/Лу^ьия
Отметки
3BMJ1U,
(fan
33J I /И
100
100 | /7S
___ISO
Зыш^тк
f20
'2>^7O5
□ r । «
КйгШ(1
Рис. 2.1 x Продольный профиль нагорной канавы и быстротока:
/ — поверхность земли по оси нагорной канавы и быстротока; 2 — дно нагорной канавы и
быстротока; 3 — входной участок быстротока; 4— водобойный колодец
При проектировании нагорной канавы рассчитываем сечения
раздельно для участков: с пк 273+00 по пк 276+00; с пк 276+00
по пк 279 + 00; с пк 279 + 00 по пк 282 + 68.
Площади бассейнов, с которых вода поступает в указанные
участки, составляют (рис. 2.2): для створа пк 273 + 00 — 0,50 км2;
для створа пк 276+00—0,205 км2; для створа пк 279+00—
0,09 км2.
Для проектирования водоотводных сооружений (боковых и на-
горных канав, водосбросов) на дорогах I категории согласно
п. 5.13 СНиП П-Д5-72 вероятность превышения расчетного расхо-
да принимаем равной 1 %.
Максимальный расход ливневого стока заданной вероятности
превышения
Ср^бДачасКгГаф/СЯф, (2.1)
где 6Z4ас — интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин (принима-
ется по таблице для вероятности превышения 1% и ливневого рай-
она № 5);
Ki — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжи-
тельности к интенсивности ливня расчетной продолжительности;
Г —площадь бассейна, км2;
ct — коэффициент склонового стока;
гр — коэффициент редукции максимального ливневого стока;
Кг — коэффициент, учитывающий крутизну лога;
/<Ф — коэффициент, зависящий от формы бассейна.
102
Рис. 2.2. План водосбора
IWUlr^ixnuH 'HliinJ
Таблица 2Л
Местополо- жение сече- ния, пк + F, кма йчас > мм/мин *5 а О ь Л' ф <?Р. м3 /с
273 + 00 0,5 0,97 1,37 0,62 0,63 0,91 0,8 3,18
276 + 00 0,205 0,97 1,56 0,62 0,68 0,91 0,8 1,59
279 + 00 0,09 0,97 1,62 0,62 0,69 0,91 0,8 0,72
Значения параметров, входящих в формулу для определения
максимального расхода, принимаем по таблицам, приведенным в
справочной литературе1.
Результаты расчета максимальных расходов для различных се-
чений нагорной канавы сводим в табл. 2.1.
Расчет сечения нагорной канавы на пк 273 + 00. Расчетный рас-
ход 3,18 м3/с; продольный уклон — 49 % о-
Глубину наполнения канавы и скорость протекания воды опре-
деляем гр а фо-ан а литическим способом с использованием графика
co/?2/3 = f (А), который строим в следующей последовательности:
назначаем глубину воды в канаве Л;
определяем площадь сечения потока
/771 + /Щ
(s>—-bh.+~—- - +, (2.2)
2
где b — ширина канавы по дну;
т>, т2— заложение откосов канавы;
находим смоченный периметр канавы
7^Ь+1г (И l+rnr-Ь1/ 1+/п22); (2.3)
р а ссч и т ы наем гн д р а в л и ч е с к и й рад и у с
= (2.4)
определяем значение
Результаты расчета по изложенной выше методике для двух ва-
риантов (ширина канавы по дну 0,5 м и 0,8 м) сводим в табл. 2.2,
на основании которой строим зависимости /(Zz) и =
(рис. 2.3).
Рассчитываем значение о)7?й/3 для сечения на пк 273 + 00:
QpB
(2.5)
гпе п— коэффициент шероховатости (принимаем равным 0,02);
i — продольный уклон (t==0,049).
(В W =
3,18-0,02
К 0,049
= 0,291.
1 СИД, с. 449—455.
104
Рис. 2.3. Графики w№/3=fi(^) и /?2/3=f(/z):
а — для капав с шириной по дну 0,5 м; б — для канав с шириной по дну 0,8 м
(2.6)
Откладываем на оси абсцисс (см. рис. 2.3, б) полученное значе-
ние ыА?2/3 и находим глубину наполнения канавы h = 0,46 м при ее
ширине по дну 0,8 м и значение АО'3 = 0,43 м.
Рассчитываем среднюю скорость потока при глубине 0,46 м:
/?3/3 лГ-
v -^ ----У ц
п
0,043 Л------
V—-------—— у 0,049 = 4,7 м/с.
0,02
Площадь сечения потока
w = 0,8* 0,46+0,462 *1,5 = 0,685 м2.
Определяем расход:
Q=«o;
Q = 0,685 *4,7 = 3,22 м3/с,
(2.7)
Таблица 2.2
Л, м Ь, м т 1 со, м’ Z?) м ^/з „3/3 си/?
Ширина канавы по дну 0, 5 м
0,1 0,5 1,5 1,5 0,065 0,86 0,076 0,177 0,010
0,2 0,5 1 >5 1,5 0,460 1,22 0,131 0,258 0,040
0,3 0,5 1,5 1,5 0,285 1,58 0,183 0,319 0,092
0,4 0,5 1,5 1,5 0,440 1,92 0,229 0,374 0,165
0,5 0,5 1,5 I >5 0,630 2,30 0,274 0,422 0,266
Ширина канавы по дну 0,8 м
0,2 0,3 0,8 0,8 1,5 1,5 Сл Сл 0,220 0,380 1,52 1,88 0,145 0,202 0,276 0,344 0,061 0,131
0,4 0,8 1,5 1,5 0,560 2,22 0,250 0,396 0,222
0,5 0,8 1,5 1,5 0,780 2,60 0,300 0,448 0,349
105
Таблица 2.3
Ширина канавы по дну, м Глубина наполнения, м Минимальная глубина канавы, м Скорость, м/с Тип укреп- ления Укрепля- емый пе- риметр, м Объем земля* ных работ, MVM
0,5 0,52 0,72 4,75 Бетон 3,1 1,13
0,8 0,46 0,66 4,70 3,2 1,18
который отличается от расчетного расхода (3,18 м3/с) менее чем
на 2%.
Максимальная глубина канавы /гт-[П=Л+0,2 = 0,46+ 0,2 = 0,66 м.
Для ширины канавы по дну 0,5 м по графику (см. рис. 2,3, а)
при ы7?2/3 = 0,291 получаем h— 0,52 м и R2/3 = 0,435.
~ “ 0,435 г---
Скорость течения и=---------у 0,048=4,75 м/с.
°-02 „ '
Площадь сечения потока ы = 0,5- 0,52 + 0,522-1,5 = 0,665 м2.
Расход воды Q = 0,665 • 4,75=3,16 м3/с.
Минимальная глубина канавы Аты = 0,52 + 0,2 ==0,72 м.
Сравниваем рассчитанные варианты поперечного сечения кана-
вы по скорости протекания воды (типу укрепления) ], объемам зем-
ляных и укрепительных работ (табл. 2.3).
Как видно из табл. 2.3, увеличение ширины канавы по дну с 0,5
до 0,8 м приводит к сравнительно незначительному уменьшению
скорости протекания воды (с 4,75 до 4,70 м/с), что практически не
влияет на выбор укрепления диа и стенок канавы. Вместе с этим
несколько увеличиваются площадь укрепления и объем земляных
работ по устройству канавы.
Поэтому целесообразно использовать вариант с шириной кана-
вы по дну 0,5 м.
Расчет сечения нагорной канавы на пк 276 + 00. Расчетный рас-
ход Qp=l,59 м3/ с, продольный уклон 27%0, коэффициент шерохова-
тости 0,02.
Рассчитываем значение ыЛ+3 для сечения на пк 276+00 по фор-
муле (2.5)
Пользуясь графиком для канавы с шириной по дну
0,5 м (см. рис. 2.3, а), получаем /г=0,43 м, 7^3 = 0,39.
Рассчитываем скорость течения в канаве по формуле (2,6):
0,39 г------
»= :--- У 0,027=3,21 м/с.
0,02
и площадь сечеиия потока по формуле (2.2) со = 0,5-0,43+0,432-1,5 =
= 0,50 м2. Проверяем правильность расчетов, определяя расход Q =
1 СИД, с. табл. XIV, 19.
106
= 0,50-3,21 = 1,6 м3/с, отличающийся от расчетного менее чем
па 1 %.
Максимальная глубина канавы Л-щт = h + 0,2 = 0/13 + 0,2 = 0,63 м.
В соответствии с рассчитанной скоростью течения 3,21 м/с выби-
раем укрепление дна и откосов в виде бетонных плит толщиной
8 см.
Расчет сечения нагорной канавы на пк 2794-00. Расчетный рас-
ход Qp = 0,73 м3/с, продольный уклон-— 17%, коэффициент шерохо-
ватости — 0,025,
, о 0,72'0.025
Значение . =0,138.
У 0,017
По графику (см. рис. 2,3, а) находим /г = 0,37 м, /?2/3 = 0,36.
Скорость течения в канаве -----у о.О17= 1 87 м/с.
0,025 '
Площадь сечения потока о? = 0,5-0,37+ 1,5-0,372 = 0,39 м2.
Полученный при глубине 0,37 м расход Q = 0,39-1,87=0,73 м3/с
незначительно отличается от расчетного.
Минимальная глубина канавы /zmm — 0,37-4-0,2 = 0,57 м.
При скорости потока 1,87 м/с целесообразно укрепление откосов
и дна канавы грунтом, обработанным битумом.
Задание 2.2
Запроектировать боковую канаву (кювет) в выемке
Исходные данные
Исходными являются данные заданий 1.12—1.15.
При проектировании продольного профиля дна кювета прини-
маем, что на всем протяжении выемки, за исключением участка с
пк 2664-00 по пк 2694-00, дно кювета параллельно бровке земляно-
го полотна.
Решение
На участке с пк 286 + 00 по пк 289 + 00, где продольные уклоны
дороги менее 5%, проектируем продольный профиль дна (см. рис.
1.22) в виде прямых с минимально допустимым уклоном для боко-
вых канав, равным 5%:1. При этом водораздельную точку продоль-
ного профиля назначаем на пк 288 + 00. Это позволяет запроекти-
ровать кювет без чрезмерного его заглубления по отношению к
бровке земляного полотна, а также несколько сократить площадь
водосборного бассейна и, следовательно, расход воды в кювете.
В верховой кювет выемки вода может поступать с половины
ширины земляного полотна, откоса выемки и полосы, расположен-
ной между пару -иной бровкой выемки и нагорной канавой.
Площадь водосборного бассейна для верхового кювета дли-
ной L
F=(B/2+bl--[-hcpin-\-ba')L>
107
где В — ширина земляного полотна;
Ь[;—ширина кювета по верху;
he.p — средняя глубина выемки на участке длиной L;
Ьп — расстояние от наружной бровки выемки до нагорной канавы.
Для кювета на участке с пк 288 + 00 по пк 286 + 00:
В = 36 м; Bj; = 3,2 м; /гор = 2,05 м; /п=1,о; йн = 5 м;
Л =(36/2+3,2+2,05-1,5+5)200 — 5880 м2да0,006 км2.
Для кювета на участке с пк 286+00 по пк 282+00 при /+г = 5,4 м
F2= (36/2+3,2+5,4-1,5+5)400 = 13 400 м2да0,013 км2.
Для кювета на участке с пк 282 + 00 по пк 277 + 00 при /?ср = 78м
Гз—(36/2+3,2+7,8-1,5+5)500= 18 950 м2 —0,019 км2.
Для кювета па участке с пк 277 + 00 по пк 272+10 при +р — 5,1 м
F4—(36/2 + 3,2+5,1 • 1,5 + 5) 500 = 16 000 № да 0,017 км2 .
Площадь водосборного бассейна при расчете расхода воды со-
ставит для сечения кювета:
ПК 286 + 00 +’ = f(==0,006 кмг;
ПК282 + 00 /'=Л+/а.= 0,006 + 0,013 = 0,019 км2;
пк277+00 006+0,013+0,019 = 0,038 км2;
пк 272 + 00 F=++)++3 + k--0,006 + 0,013 + 0,019+0,017 = 0,055 км+
Расчет максимальных расходов ливневого стока выполняем по
зависимостям (2.1) — (2,7). Результаты расчетов сводим в табли-
цу 2.4.
Кюветы на всем протяжении выемки запроектированы постоян-
ного трапецеидального сечения с шириной по дну 0,5 м. Следует
определить глубину наполнения кювета, скорость течения и, в
случае необходимости, назначить тип укрепления.
Для участка верхового кювета с пк 288 + 00 по пк 286 + 00 рас-
четным сечением является пк 286+00, для которого расход равен
0,12 м3/с, предельный уклон 5%0. Принимаем коэффициент шеро-
ховатости // = 0,025.
0,12-0,025
Определяем «7?/ = г- -— =0,045.
1 V 0,005
Таблица 2.4
Место поло- жение сече- ния, пк + Л, КМа лш/мин «1 а {<i S /"J м3/с
272+00 0,055 0,97 1,84 0,72 0,75 1,21 0,8 0,86
277+00 0,038 0,97 1,90 0,72 0,77 1,09 0,8 0,58
282+00 0,019 0,97 2,06 0,72 0,80 1,02 0,8 0,30
286+00 0,006 0,97 2,46 0,72 0,85 0,96 0,8 0,12
108
Т а б л и ц а 2.5
Местополо- жение сече- ния, пк -Ь <?р) и3 /с 1 п Д и ^2/3 V, м/с Q, м’/с
ПК272 + 00 0,86 0,03 0,017 0,085 0,29 0,31 3,17 0,271 0,86
лк277-|-00 0,58 0,0245 0,020 0,074 0,27 0,30 2,35 0,245 0,585
ш<282т-00 0,30 0,0145 0,020 0,0495 0,23 0,255 1,54 0,20 0,31
пк286 + 00 0,12 0,005 0,025 0,0445 0,22 0,24 0,68 0,185 0,13
Пользуясь найденным по графику рис. 2.3, а значением, нахо-
дим h — 0,22 м и /^2/3 = 0,24.
Скорость течения поды в кювете [см. формулу (2.6)]
Полученное значение скорости течения превышает неразмываю-
щую скорость для неукрепленных грунтов1. Поэтому назначаем
укрепленно откосов канавы засевом трав, а дна — щебпеванием.
Допускаемая скорость для такого типа укрепления 0,9 м/с.
Площадь сечения потока [см. формулу (2.2)] со = 0,5-0,22 +
+1,5- 0,22s=0,185 м2.
Расход воды в кювете [см. формулу (2.7)] <2 = 0,68-0,185 =
= 0,13 м3/с при глубине наполнения h = 0,22 м незначительно отли-
чается от расчетного.
В такой же последовательности выполняем расчеты и для дру-
•й гих сечений кювета и сводим их результаты в табл. 2.5.
На основании гидравлических расчетов назначаем типы креп-
ления кюветов:
участок с пк 272 + 00 по пк 277 + 00 — бетонные плиты;
участок с пк 277 + 00 по пк 282 + 00 — одиночное мощение на
щебне камнем 15 см;
участок с пк 282-ф-ОО по пк 286-J-00 — одерновка плашмя;
участок с пк 286 + 00 по пк 289 + 00 — засев трав и щебневание
дна кювета.
Так как глубина воды в кювете в различных сечениях изменя-
ется в небольших пределах (от 22 до 29 см), принимаем минималь-
ную глубину кювета равной 0,9 м, что обеспечивает ненодтопляе-
мость дренирующего слоя дорожной одежды водой, находящейся
в кювете при пропуске расчетного расхода. Для водораздельной
точки продольного профиля дна кювета (пк 288 + 00), где расход
воды и, следовательно, глубина незначительны, уменьшаем глуби-
ну кювета до 0,8 м.
Вода из кювета на пк 272 отводится в сторону от дороги и по
быстротоку отбрасывается на пойму р. Светлая.
1 СИД, табл. XIV. 18 и XIV. 19.
109
Задание 2.3
Выполнить гидравлический расчет быстротока, по которому
сбрасывается вода из нагорной канавы
Исходные данные
Исходными являются данные заданий 1.12—1.15 и задания
2.1 и 2.2.
Решение
Быстротоки могут применяться при любых уклонах, но в связи
с большой скоростью протекания воды в местах сопряжения быст-
ротока с другими сооружениями необходимо предусматривать уст-
ройство гасителей энергии, а сам быстроток укреплять в соответ-
ствии со скоростью потока.
Расход воды, и а который рассчитываем быстроток, равен сумме
расходов в конечных сечениях нагорной канавы и верхового кюве-
та, т. е. (+ = 3,18 + 0,86 = 4,04 м3/с (см. задания 2.1 и 2.2).
Быстроток состоит из входного участка, в пределах которого
происходит изменение ширины потока (от ширины нагорной кана-
вы и кювета до ширины быстротока), быстротока и гасителя энер-
гии на выходе — водобойного колодца.
Расчет ширины быстротока и глубины его наполнения. Расчет
выполняем для равномерного режима протекания.
В продольном профиле (рис. 2.4) быстроток состоит из двух
участков с уклонами соответственно 0 =49°/оо и ы = 12О%о- Расчет
ширины быстротока выполним для участка с большим уклоном,
так как скорости течения на нем выше. Ширину быстротока на
участке с уклоном 49 % о принимаем такой же, как и на участке с
уклоном 12О%о. Глубину наполнения будем определять раздельно
для каждого из участков.
Быстроток проектируем прямоугольного поперечного сечения из
бетона марки 150 с цементной штукатуркой. Допускаемая скорость
течения для быстротока с таким укреплением Удоп = 6 м/с, коэффи-
циент шероховатости для цементной штукатурки при обычном со-
стоянии поверхности л = 0,013.
Определяем значение скоростной характеристики, соответствую-
щей допускаемой скорости течения:
= /0420=17,35 м/с.
S
Из формулы 1Г=Дэ'3/(пл) находим гидравлический радиус R,
(3 десь « — коэффициент шероховатости; ц — коэф ch и циент зэ р ации,
принимаемый при уклонах от 0,1 до 0,2 равным 1,33), т. с.
W = J ,33-0.013-17,35 = 0,30; 2 = 0,17 м.
Учитывая, что при малых глубинах и достаточно большой шири-
не потока разница между глубиной потока Ло и гидравлическим ра-
диусом 7? не существенна, определяем ширину быстротока в первом
110
приближении по фррмул
Qp 4,04
b = —.... = -----„_4 м>
Удоп/? 6’0,17
При прямоугольном сечении глубина потока
, bR 4’0,17
Io“ b—2R ~ 4—2’0,17 =0’19 м-
V' 4.04
Уточняем ширину быстротока -------------=3 50 м.
6-0,19
Проверяем правильность полученных результатов:
площадь живого сечения ы = 3,50 -0,19 = 0,67 м2;
смоченный периметр у = 3,50 + 2-0,19 = 3,98 м;
гидравлический радиус 7? = 0,67/3,98 = 0,17 м;
скорость течения
0,172/3 г----
и=_ -----------у од2 = 6 м/с;
1,33-0,013
расход Q = 0,67 6 = 4,02 м3/с.
Расход при найденном значении глубины Ао = О,19 м отличается
от расчетного менее чем на 1%, что доказывает правильность вы-
полненных расчетов.
Для участка быстротока с уклоном 49 % о глубину определяем,
допуская, что гидравлический радиус примерно равен глубине пото-
ка, а также учитывая, что при уклонах менее 0,1 коэффициент аэ-
рации а = 1:
д5/з
=
0,013’4,04
~~=” =0,063;
3,50У 0,049
йо =0,20 м.
ЪУ i
Проверяем правильность расчета:
площадь живого сечения потока со=0,2 • 3,5 = 0,7 м2;
0,7
гидравлический радиус r=- —?—— =0,18 м;
0Д82'3 г —
скорость течения У = --------у о,049 = 5,45 м/с;
0,013
расход при найденной глубине Q = 0,7 • 5,45 = 3,8 м3/с, т. е. отли-
чается всего на 5% от расчетного. Следовательно, сделанное допу-
щение не оказало существенного влияния на точность расчета.
Входной участок быстротока запроектирован в виде расширя-
ющейся камеры с вертикальными стенками, длину которой назна-
чаем равной 5 м (рис. 2.5). Ширину сечения на входе принимаем
равной ширине лотков, по которым вода поступает из нагорной ка-
7^ 2
-Рис. 2.4. Расчетная схема быстро-
тока:
1 — дно быстротока; 2 — входной участок
^быстротока; 5 — поверхность воды; 4 во*
добойный колодец
111
1
।
|
I
Рис. 2.5. Размеры входного участка быстротока:
а — поперечный профиль быстротока; б —план входной камеры быстротока;
1 — нагорная канава; 2 — кювет
навы и кювета, 2 м. Ширина на выходе из камеры равна ширине
быстротока 3,5 м.
Угол расхождения стен камеры в плайе
Г (3,5—2) ; 21
'° что существенно меньше максимально
0 = arctg
5
допустимого значения 9Шах —20°.
Для определения возможности установления равномерного ре-
жима протекания воды по участку быстротока с уклоном 12О%о
при соответствующей ему глубине 0,19 м найдем критическую глу-
бину потока
h -17 а^3
кр ' 1
При a=l,I; g = 9,81 м/с2; Ф = 3,5; Q = 4,04 м3/с
a -?Г 1,1-4,04 п
«кр — 1/----.........— 0,оЗ м.
Сравнивая значения нормальной глубины для быстротока при
уклоне 49%о (До — 0,20 м) и 120%0 (/i0 —0,19 м) с критической,
можно сделать вывод, что они меньше критической и, следователь-
но, поток находится в бурном состоянии. Поэтому, предполагая, что
в сечении, соответствующем точке перелома продольного профиля,
установится глубина /1о = О,2 м, нормальная для участка с уклоном
49%о, определим длину кривой спада по уравнению проф.
В. И. Чарномского
I
I
где 31 — энергия сечения потока при глубине Л01 = 0,20 м;
Эч — энергия сечения потока при глубине Лоа^=О,19 м;
/ ияср— средний уклон трения;
„ , аг,01 1Д-5.452
= — 0,2+ —1,85 м;
^-У,о1
„ , UV02 1,1-62
32—й02+ -0,19+ = 2,29 м;
2
112
5,45 + 6,0 .
Средняя скорость уср = = 5,73 м/с;
2
0,18 + 0,17
средним гидравлическим радиус А+р=-= =0,175 м;
среднее значение коэффициента Шези
У1;5 _ од 75 У6
«ср ~ (1,33-0,013+0,013)1/2
Длина кривой спада, равная '--=4,5 м,
1 0,12—0,042
значительно меньше длины участка быстротока с уклоном 12О%о-
Поэтому почти на всем его протяжении будет наблюдаться рав-
номерный режим и отвечающие ему глубина 0,19 м и скорость
6 м/с.
Расчет водобойного колодца. Для гашения энергии потока при
выходе его с быстротока и предотвращения значительного размыва
дна проектируем водобойный колодец без стенки падения (см.
рис. 2.4).
Расчет колодца сводится к определению достаточности его дли-
ны и глубины.
Для выяснения условий затопления струи при выходе из быс-
тротока в русло с уклоном, меньшим критического, вычисляем
большую сопряженную глубину прыжка: /г" = 0,45ооУйо = 0,45-6Х
X КО,18=1,15 м.
Бытовая глубина в русле, в которое попадает вода из быстро-
тока, равна 0,46 м (расчет выполнен по методике, приведенной в
задании 2.2 для заданного расхода воды, известных размеров и
формы поперечного сечения, продольного уклона и шероховатос-
ти русла).
Так как глубина в русле за быстротоком при пропуске расчет-
ного расхода /io = 0,46 м меньше h"~ 1,15 м, то для затопления
прыжка и сокращения длины участка высоких скоростей в русло
проектируем водобойный колодец, глубина которого d=\,Wf—/ш.
Подставляя 1,15 м и 7гб = О,46 м, получаем d= 1,1 * 1,15—0,4-6 =
— 0,8 м.
Необходимую длину водобойного колодца (см. рис. 2.4) прини-
маем равной длине подпертого прыжка:
__о
КОЛ — 'Л'
п
где ho и Vo — нормальная глубина и соответствующая
быстротока (йо=О,19 ы; гц=6 м/с);
ей скорость в конце
/КОл=3,2-61/=3,8 м.
F 4 - о!
113
Задание 2.4
Рассчитать отверстие малого водопропускного сооружения
Исходные данные
Исходными являются данные заданий 1.12—1.15.
Малое искусственное сооружение, для которого ведем расчет,
расположено на пк 263-1-00.
Решение
Расчет отверстий малого водопропускного сооружения выпол-
няем в следующей последовательности: определяем максималь-
ный расход воды; выполняем гидравлический расчет нескольких
вариантов отверстий; определяем для каждого варианта мини-
мально допустимую высоту насыпи; рассчитываем размыв укреп-
лений русел за сооружениями; сравниваем варианты и выбираем
оптимальное решение.
Определение максимального расхода воды. При определении
максимального расхода воды рассчитываем одновременно макси-
мальный расход ливневого стока и максимальный расход талых
вод, В качестве расчетного принимаем большее из найденных зна-
чений.
Для дорог I категории при проектировании малых искусствен-
ных сооружений за расчетный принимается расход вероятностью
превышения 1%.
Максимальный расход ливневых вод (м3/с)
Слтах—“16,7 ИСГсКр,
(2.8)
где F — площадь водосбора. кмг;
йча0 — интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин;
а — коэффициент потерь стока;
Ф — коэффициент редукции;
Kt — коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжи-
тельности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, за-
висящий от длины водосбора L (км, «скорости до бега ни я» воды аЛОб
(км/мпн) от наиболее удаленной точки водосбора до створа дороги и
от шероховатости поверхности бассейна.
Площадь и другие геометрические характеристики водосбора
определяем по карте (см. рис. 2.2). Границами водосбора являют-
ся водораздельные линии, участки существующей и проектируемой
дорог.
Обводка планиметром дает площадь водосбора на карте 43 см2.
Учитывая, что 1 см2 карты масштаба 1 : 10000 соответствует
0,01 км2, получаем площадь водосбора ^=0,43 км2. Длина глав-
ного лога, измеренная по карте, получилась 1,72 км.
Средний уклон вычисляем как отношение разности максималь-
ной и минимальной отметок лога к его длине;
_ 168-130
“ 1720
= 0,022.
Уклон лога у сооружения определяем для участка выше соору-
жения протяжением 300 м:
0 op--
= 0.017.
Все остальные параметры, входящие в формулы максимального
расхода ливневого стока и максимального расхода талых вод, бе-
рем из таблиц и карт, приведенных в учебнике «Проектирование'
автомобильных дорог» С
По карте-схеме ливневых районов СССР устанавливаем, что
проектируемая дорога расположена в 5-м ливневом районе. Для
этого района и вероятности превышения 1% по таблице находим
интенсивность ливня часовой продолжительности 0,97 мм/мин.
Коэффициент потерь стока а определяем по таблице. Для площа-
дей менее 1 км* 2 и суглинистых грунтов он равен 0,62. Коэффици-
4 _____
ент редукции ср = 1: К 107’, соответствующий площади водосбора
0,43 км2, равен 0,7.
Коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой про-
должительности к интенсивности ливня расчетной продолжитель-
ности
в,о
Ai= А Уз
----O.O221/6
1,722/3
Таким образом, максимальный расход ливневых вод
Q л = 16,7 • 0.97 1,79 -0,43 • 0,62 ‘ 0,7 = 5,45 м7с.
Объем стока ливневых вод определяем по формуле
ЦчасТсф 1,01 -0,43-0,6-0,7
^Д[ = 6О 000 —=60 000 ----------•—- =8167 м3.
дороги
0,01, а
Максимальный расход талы.х вод2 рассчитываем по формуле
Государственного гидрологического института
kahnl'
~— М2,
(Д+1)’1
где ktj — коэффициент дружности половодья для района проложения
(лесная зона европейской территории СССР), который равен
показатель степени rz=0,17;
hг — расчетный слой стока, вычисляемый по формуле /гр=7гКр;
Л—средний слой стока, определяемый по карте средних слоев стока талых
вод и равный для района проложения дороги 80 мм;
.Др — модульный коэффициент, значение которого определяем в зависимости
от расчетной вероятности превышения и коэффициента вариации СУ,
умноженного па 1,25 (по карте коэффициентов вариации слоев стока
талых вод находим для района проложения дороги С\,=0,4); 1,2564 =
= 0,5; в соответствии с этим значением для вероятности превышения
’Бабков В. Фг, Андреев О. В. Проектирование автомобильных до-
рог. Ч. I. АТ: Транспорт, 1979, с. 156—160.
2 Бабков В. Ф., Андреев О. В., Проектирование автомобильных до-
рог. Ч. I, с. 161 —165.
1% и CS=2CV по графику кривых модульных коэффициентов слоев
стока определяем —2,50; /гр = 80'2,50 = 200 мм;
61, К— коэффициенты, учитывающие снижение расхода в зависимости от
озерности, залессниости и заболоченности водосбора, принимаемые по
таблицам равным и 1.
<Д =
0,01-200-0,43
"/Л . ,Н77 =°>81 м /с-
Так как максимальный расход ливневых вод превышает макси-
мальный расход талых вод, в качестве расчетного принимаем
<2л — 5,45 м3/с и гидравлический расчет отверстий водопропускных
сооружений будем выполнять с учетом аккумуляции.
Расчет отверстий искусственных сооружений. В связи с неболь-
шим расчетным расходом в качестве сравниваемых вариантов вы-
бираем круглые трубы диаметром 1,5 м (одно- и двухочковую) и
2 м с раструбными оголовками. Трубы меньших отверстий прини-
мать нецелесообразно, так как при большой длине труб (под до-
рогой I категории) значительно будут затруднены работы по их
ремонту и содержанию.
Принятые варианты (подпора воды перед трубой и скорости
протекания воды в трубе) рассчитываем с учетом аккумуляции
графо-аналитическим методом.
Для этого строим графики пропускной способности труб в сис-
теме координат И3 и (рис. 2.6).
Кривая Qa=f(№) в принятой системе координат изображает-
ся ломаной линией, состоящей из двух отрезков. Координаты для
построения верхнего отрезка: 7У3--0; Qa=0,62 QH = 0,62 • 5,45 =
О ОО о/ л Й7 8+6
= 3,38 м3/с; Q^0; Я3 = ; а = — „ — = ----------- = 137;
а 6с 6-0.017
/73 = 8167/137 = 59,6.
Координаты для построения нижнего отрезка: /73 = 0;
0,7 1Р
Са = <2л=5,45 м3/с; Qa=0; Н3= —------
а
0,7-8167
137
= 41,73.
Для двухочковых труб по оси абсцисс откладываем расход, при-
ходящийся на одно очко, т. е. вдвое меньший, чем для одноочко-
вых.
По полученным координатам строим ломаные линии Q& = f(H3)
отдельно для одноочковых и двухочковых труб (см. рис. 2.6). Точ-
ки пересечения этих линий с кривыми пропускной способности да-
ют значения действительного расхода, проходящего через соору-
жение, и соответствующего ему значения Я3. Результаты расчета
сводим в табл. 2.6, где также приводим скорости протекания воды
в трубе, найденные по таблицам пропускной способности круглых
труб.
Как видно из табл. 2.6, у одиоочковой трубы диаметром 1,5мпод-
пор превышает высоту трубы более чем на 20%, т. е. труба рабо-
тает в полуиапорпом режиме, Все остальные варианты обеспечива-
ют работу труб в безнапорном режиме.
116
Т аблнц а 2.6
Труба <2а, м3 /с Hf м М/С
Одноочковая, d= 1,5 м 4,4 8,3 2,02 3,95
» d = 2 м 4,85 5,0 1,71 2,86
Двухочковая, 1,5 м 2,6X2 2,5 1,35 2,55
Определение минимальной высоты насыпи у труб. При безна-
порном режиме работы труб минимальная высота насыпи
/1тш = /1тЧ-б+Л, (2.10)
где Лт —высота трубы;
б — толщина стенки трубы;
А — запас, принимаемый равным 1 м.
Для двухочковой трубы диаметром 1,5 м Лт—1,5 м, 6 = 0,14 м,
/zmin=2,64 м; для трубы диаметром 2 м Ат = 2 м, 6 = 0,16 м, /Jmin==
— 3,16 м.
При полунапорном режиме минимальная высота насыпи состав-
ляет IjO.
Для одноочковой трубы диаметром 1,5 м подпор Я = 2,02 м, от-
кудг! /imm = 3,02 м. Как видно из продольного профиля, дорога про-
ложена на этом участке в насыпи высотой 12,96 м, что превышает
минимальную высоту насыпи для любого из рассматриваемых ва-
риантов.
Расчет укреплений за малыми водопропускными сооружениями.
Для одноочковой трубы диаметром 1,5 м принимаем длину плоско-
го укрепления Zyiip = 5 м (рис. 2.7), а его ширину = 7,5 м. Скорость
воды в нижнем бьефе в зоне растекания потока ир= 1,5у, где v—
скорость воды в трубе (о = 3,95 м/с).
ир= 1,5-3.95=6 м/с.
Рис. 2.6. Графа-аналитический спо-
соб расчета труб с учетом аккумуля-
ции:
/ — для одиоочковых труб; 2 — для двух-
очковых труб
Рис. 2.7. Схема
укрепления за
продольного разреза
трубой диаметром
1,5 м
П7
Таблица 2,7
Труба ^укр’ м м V р* м/с Д р, м йз, м Площадь укрепления, м
нижнего бьефа лога у ]+,+ ходного ого- ловка и от- косов НЗСЫШ1
Одноочковая, = м 5,5 7,5 .6,0 1,27 1,77 57,5 41,9
» d=2 м 6,0 8,0 4,3 1,23 1,73 68,4 45,0
Двухочковая, й=1,5 м б ,0 9,0 3,8 0,85 1,35 6+0 52,0
При такой скорости в зоне растекания проектируем укрепление
отводящего русла из бетонных плит. Толщина укрепления у выход-
ного оголовка S = 0,35/1 = 0,35-2,02=0,71 м. Площадь плоского ук-
репления 5-7,5 = 37,5 м2.
Для определения глубины размыва за укреплением Ар исполь-
зуем таблицу1, в которой даются значения Ар/Н в зависимости от
величины _ Принимая для типового раструбного оголов-
ь
ка угол растекания потока а = 40° при отверстии трубы 5 = 1,5 м
и /укр = 5 м, получаем
^yxptg а
b
Этому значению соответствует табличное значение Др/// = 0,63, от-
куда глубина размыва за укреплением Д/?=0,63//= 1,27 м.
Глубина заложения предохранительного откоса Нз = Др +0,5 =
= 1,77 V
Длина предохранительного откоса при его заложении 1 : 1
+ = / 1~72+1,772 = 2,5 и.
Площадь предохранительного откоса при его средней ширине
8 м составляет 8-2,5 = 20 м2. Общая площадь укрепления нижнего
бьефа 37,5 + 20 = 57,5 м2.
Аналогичным образом рассчитываем укрепление нижнего бьефа
и для других вариантов отверстий труб. Результаты расчетов сво-
дим в табл, 2.7. В эту же таблицу заносим площади укреплений от-
косов насыпей у труб и входного лога, полученные из типового
проекта труб.,
Сравнение вариантов отверстий труб и выбор оптимального ре-
шения, В связи с тем, что высота насыпей у труб, равная 12,96 м,
назначена пз общих условий проектирования проектной липни
объем работ при устройстве земляного полотна будет одинаковым
для всех отверстий труб. Поэтому при сравнении вариантов будем
учитывать стоимость работ по устройству труб и оголовков, а
также укрепительных работ.
1 Бабков В. Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных до-
рог. Ч, I, с. 177.
118
Таблица 2,8
Отверстие трубы, м . Длина труб без оголовков, м Стоимость трубы, руб/м Стоимость трубы без оголов- ков, руб* Стоимость оголовкова руб. Полная стоимость трубы, руб. Площадь укрепле- ния, м2 Стоимость, руб/м2 Стоимость укрепле- ния, руб. Общая стоимость, руб.
нижнего бьефа лога у входного оголовка и откосов насыпи 1 укрепления нижне- го бьефа । _ ........ укрепления лога у входного оголовка и откосов насыпи । нижнего бьефа лога у входного оголовка и отко- сов насыпи
1 ,5 62,23 240 14935 I 300 16235 57,5 41,9 5 4 288 178 16 701
2,0 60,73 360 21 863 1 700 23 563 68,4 45,0 5 4 342 180 24 085
2X1,5 62,23 450 28 004 2100 30104 64,0 52,0 5 4 320 208 30 632
Длина трубы без оголовка
йи = 5зп + 2 (Йнас—Ьт) т+М,
где 6ЗД —ширина земляного полотна поверху (Ьзп — 27,5 м);
;Н1ас — высота насыпи (/tHac = 12,96 м);
+—высота трубы;
т — коэффициент заложения откоса (т = 1,5);
М—толщина портала оголовка (+ = 0,35 м).
Для труб диаметром 1,5 м /т = 27,5 + 2 (12,96—1,5) 1,5 + 0,35 =
“62,23 м. Для трубы диаметром 2 м = 27,5 + 2(12,96—2) 1,5 +
“0,35 = 60,73 м.
Результаты определения стоимости вариантов труб с использо-
ванием укрупненных показателей сведены в табл. 2-8, из которой
следует, что наименьшая стоимость соответствует одноочковой тру-
бе диаметром 1,5 м, которая и принимается для дальнейшего про-
ектирования.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Задание 2.5
Определить графо-аналитическим методом
устойчивость откосов насыпи
Исходные данные
Насыпь (рис. 2.8) отсыпана из суглинистого грунта с удельным
весом у=17 кН/м3. Расчетное сцепление грунта с=0,1 МПа. Угол
внутреннего трения <p = 24°(tgcp = 0,45). При расчетах устойчивости
следует учесть временную нагрузку от гусеничных машин, соответ-
ствующую нормативной нагрузке НГ = 60 (давление 60 кН/м гусе-
ницы при ширине машины 3,3 м).
119
Рис. 2.8. Расчетная схема к опреде-
лению коэффициента устойчивости
высокой насыпи
нимают иа земляном полотне
2 • 3,3-|-0,4 = 7 м.
Решение
Расчет ведем в такой после-
довательности 1.
Вычерчиваем на м и л л и мет-
ровой бумаге в масштабе 1 : 50
поперечный профиль насыпи.
Заменяем временную нагрузку
НГ-60 приведенным столбом
грунта. Если считать, что одна
из гусеничных машин стоит на
обочине дороги, а вторая на
минимальном расстоянии от
нее — 0,4 м, то две машины за-
автомобильной дороги ширину
Это соответствует толщине приведенного столба грунта
Определяем положение центров кривых скольжения, выполняя
построения, указанные иа рис. 2.8. По Феллсниусу, центры кри-
тических кривых скольжения, соответствующих наименьшим зна-
чениям коэффициентов устойчивости, расположены на прямой ли-
нии, проходящей через точки О и В.
Для определения точки В откладываем вниз от кромки откоса,
устойчивость которого необходимо проверить расстояние, равное
высоте насыпи Н, затем по горизонтали, в сторону насыпи 4,5 Н.
Для определения точки О ломаный откос насыпи заменяем по-
стоянным, соединяя бровку насыпи с кромкой ее подошвы. Угол
наклона этой линии равен 25°. Из концов спрямленного откоса про-
водим линии под углами аир, определяемыми по табл. 2.9 в зави-
симости от угла наклона откоса насыпи. В пересечении этих линий
получаем точку О.
Намечаем положения трех кривых скольжения, проходящих:
№ 1— через ось земляного полотна; № 2 — через середину рассто-
яния между осью земляного полотна и его правой бровкой; № 3 —
через бровку правого откоса.
1 Бабков В. Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных до-
рог. Ч. 1. М.: Транспорт, 1979, с. 289.
Таблиц а 2.9
Заложение относа Угол наклона откоса а Заложение откоса Угол наклона откоса а ₽
1:5 11 °19' 25 37 1:1,5 33°40' 26 35
1:3 18°26' 25 . 35 1:1 45° 28 37
1:2 26°34' 25 35 1:0,6 60° 29 40
120
Таблица 2,10
Нойер отсека sin 5 а cos й М2 A'-Qcos S, кН sin Р, кН L, м
1 0,85 58°00 0,53 29,90 508,0 2*69,0 432,0
2 0,64 39° 40 0,77 57,50 977,5 753,0 646,0
3 0,47 28°00 0,88 56,00 952,0 838,0 447,0
А 4. 0,28 16°30 0,96 51,00 867,0 832,0 243,0 45,20
а 0,11 6°20 0,99 49,80 847,0 839,0 93,0
6 -0,07 —4 ° 00 0,99 38,50 654,5 648,0 —46,0
7 -0,27 -!5°40 0,97 24,00 408,0 396,0 — 110,0
8 --0,37 —2040 0,93 4,80 81 ,5 2 76,0 У—4651; —30,0 2 Т ---1675
Для каждой кривой определяем значения коэффициентов ус-
тойчивости, Ниже приводится расчет для третьей кривой. Нами
при назначении этой кривой были зафиксированы только ее конеч-
ные точки, между которыми можно провести несколько кривых
разных радиусов. Чаще всего наименьшему значению коэффициен-
тов устойчивости соответствует центр кривой, расположенный на
пересечении с линией ОВ перпендикуляра, восстановленного из
середины хорды, соединяющей точки выхода кривой на поверхность
насыпи.
Для проверки, является ли найденное значение коэффици-
ента устойчивости минимальным, рассчитывают его значение так-
же для центров кривых скольжения, расположенных в обе стороны
от найденного центра скольжения па 0,2 Н, пока не будет установ-
лено его наименьшее значение.
В связи с громоздкостью и трудоемкостью этой работы в ириме-
w ре приведен расчет только для одного центра скольжения.
Разбиваем отсеченный кривой скольжения участок земляного
полотна вертикальными сечениями на ряд отсеков шириной по 5 м.
Крайний отсек получается несколько меныпей ширины.
Вычисляем углы 6 наклона отрезков кривой скольжения к вер-
тикали в пределах каждого отсека, пользуясь соотношением
sin 6—л7Я,
где ,г — расстояние до вертикального радиуса;
В — радиус кривой скольжения.
Внося значения sind в табл. 2.10, принимаем их со знаком минус
для расстояний х} отмеряемых влево от вертикали, проходящей че-
рез центр кривой скольжения, и со знаком плюс — вправо.
Определяем площади каждого отсека, разделяя их на ряд прос-
тых фигур (или используя планиметр) и учитывая при этом приве-
денный слой грунта, которым заменена временная нагрузка. Участ-
ки кривых в пределах каждого отсека заменяем прямыми.
Определяем вес Q каждого отсека (рассматривая устойчивость
полосы толщиной 1 м), умножая площадь сечения иа удельный вес
грунта.
121
Определяем составляющие веса каждого отсека: нормальные к
кривой скольжения N — Q cosd; касательные, сдвигающие объем
грунта T = Q sind.
Находим суммы S/V и ST и определяем по масштабу длину кри-
вой скольжения.
Вычисляем коэффициент устойчивости
2A+g<p + cZ. _ 4651,0-0,45 + 0,1-45,2-10?
1675,0
Следует иметь в виду, что если бы насыпь возводилась послой-
но из разных грунтов, потребовалось бы учесть различие значения
величин с и ср на разных участках кривой скольжения подобно то-
му, как это сделано в следующем примере.
Определенные аналогичным образом коэффициенты устойчивос-
ти для других первоначально намеченных кривых оказываются: для
кривой № 1 Куст — 1 >47; № 3 Куст— 1,76.
Так как наименьший коэффициент устойчивости получился для
крайней кривой, потребовалось выполнить расчет еще для одной
дополнительной кривой, проходящей посередине между бровкой ле-
вого откоса и осью земляного полотна. Проведенный расчет дал для
этой кривой значение коэффициента устойчивости Ко= 1,49> 1,47.
Таким образом, кривая скольжения № 1 является критической,
Коэффициент устойчивости в этом наиболее опасном участке по-
лучается примерно равным 1,5, что гарантирует достаточную устой-
чивость откоса.
Проверить графо-аналитическим методом устойчивость насыпи
при возведении ее на затопляемой пойме. Данные для расчета при-
ведены на рис. 2.8. Возвышение уровня высоких вод 7 м. Расчетные
значения сцепления сухого грунта ссух—0,1 МПа, водонасыщенного
сЕ —0,05 МПа. Удельный вес сухого грунта ус= 17 кН/м3, порис-
тость грунта п = 31%, гидравлический градиент 7=0,08, удельный
вес частиц грунта уУд—26 кН/м3.
При решении необходимо учесть влияние силы гидродинамичес-
кого давления на устойчивость смоченной части насыпи, разницу в
сцеплении сухого и водонасыщенного грунтов и взвешивающий эф-
фект воды.
Определяем положение линии опасных центров скольжения (см.
стр. 120), намечаем положение центра кривых, для которых бу-
Рис. 2.9. Расчетная схема к опреде-
лению коэффициента устойчивости
пойменной насыпи
дем выполнять поверочный
расчет, разбиваем отсеченные
к р и в ы м и с ко л ьже н и я участки
земляного полотна на отсеки и
находим углы наклона 6. Как и
в предыдущем задании, деталь-
но рассмотрим расчет для кри-
вой скольжения № 3.
Определяем положение ли-
нии депрессии, допуская, что
она совпадает с линией гидрав-
122
лического градиента I, проведенной с уклоном 0,08 из точки на оси
земляного полотна, имеющей отметку, равную максимальному уров-
ню высоких вод (рис. 2.9).
Линия депрессии разделяет отсеченный объем грунта на две час-
ти: верхнюю сухую с удельным весом ус = 17 кН/м3 и нижнюю с
грунтом, насыщенным водой и находящимся во взвешенном состоя-
нии. Удельный вес водонасыщенного грунта
(уУд~10) (100-и) (26-10) (100—31) ....,
ув= -------------- — — --------——- =11 кН/м<
100 100
Определяем площадь каждого выделенного отсека отдельно для
сухой части, расположенной выше кривой депрессии, и нижней под-
топленной части.
Для каждого отсека определяем вес сухой и водонасыщенной
частей и подсчитываем вес каждого отсека, рассматривая полосу
грунта толщиной в 1 м.
Определяем составляющие веса каждого отсека: нормальные к
кривой скольжения N — Qcos б; касательные, сдвигающие объем
грунта T = Qsin6. Находим их суммы 2W и ST; по масштабу нахо-
дим длину участков кривой скольжения отдельно в пределах сухой
и подтопленной зон.
Определяем силу гидродинамического давления, действую-
щего при спаде высоких вод на водонасыщенную часть объема
грунта:
где* I — гидравлический градиент;
SQB—площадь насыщенной водой части отсеченного объема грунта, м2;
AnSl0 — удельный вес воды, кН/м3.
Все расчеты сводим в табл. 2.11.
Таблица 2.11
Номер отсеки ! sin S 6 cos 3 Площадь отсеков, м2 Q, кН Q, кН cos 5, кН К ч«—L <Л о /1 t-ч Длина кр ИНОЙ скольже- ния, м Д кН
% £ в и о OJ 11 о? ЕС г— cd Оз 1? со о
1 0,85 58°00' 0,53 28,6 1,3 16,5 486 14 500 265 425
2 0,64 39°40' 0,77 41,0 697 182 879 677 563
3 0,47 28°00' 0,88 23,5 37,5 400 413 813 715 382
4 0,28 16°30' 0,96 9,6 41,4 163 425 588 564 165 7,2 38,0 207,2х
5 0,11 6°20' 0,99 6,6 43,2 112 475 587 581 65 Х0,08х
6 —0,07 —4°00' 0,99 —— 38,5 424 424 420 —30 хю=
7 —0,27 -15°40' 0,97 — 24,0 —— 264 264 256 -71 = 166
8 -о; 37 -2Г40' 0,93 — 4,8 —— 53 53 49 -20
VT =
—207,2 =3527 = 1479
123
Определяем коэффициент устойчивости
__ tg yZN+ccLc+c„Lv _ 0,45-3527+(ОД -7,2+0,05-38)102
уст~ 27+7) “ 1479 +166
Аналогичные расчеты, проделанные для кривой скольжения
№ 1, дали коэффициент устойчивости 1,13, для кривой
№ 2— ХуСТ=т 1,25. Таким образом, и в данном случае критиче-
ской является третья кривая скольжения при значительно меньшем
коэффициенте устойчивости, чем в случае сухой, незатапливаемой
насыпи.
В связи с малым значением коэффициента устойчивости целесо-
образно уположить затопленную часть откоса земляного полотна,
чтобы получить коэффициент устойчивости не менее 1,5.
Задание 2.6
Оценить устойчивость насыпи на слабом основании
Насыпь на мягком основании значительной мощности
на подходах к мосту
Исходные данные
На дороге должно быть построено цементобетонное покрытие.
Высота насыпи 12 м, ширина поверху 15 м. Удельный вес грунта в
теле насыпи 17 кН/м3. Подстилающий грунт—-водонасыщенный
суглинок со сцеплением 0,1 МПа. Насыпь отсыпается из суглинисто-
го грунта. В верхней части насыпи (7 м) откосам придается зало-
жение 1 : 1,5, в нижней части (5 м) — 1 : 1,75.
Решение
Цементобетонное покрытие предъявляет высокие требования
к устойчивости земляного полотна. Во избежание деформации грунт
в основании насыпи должен быть достаточно прочен. Расчетным
случаем должна явиться устойчивость против возникновения плас-
тических деформаций в отдельных точках грунта основания, что га-
рантирует насыпь от значительных и неравномерных просадок, при
которых неизбежны потеря ровности и повреждение покрытий. Это
соответствует начальному участку кривой зависимости между на-
грузкой на грунт и его деформацией.
Для устойчивости насыпи необходимо, чтобы в одной точке
грунтового массива касательные напряжения не превышали сопро-
тивления грунта сдвигу.
К основаниям значительной мощности могут быть отнесены слу-
чаи, когда толщина слоя слабого грунта не менее 1,5 ширины насы-
пи понизу. Это условие соблюдается в рассматриваемом случае.
124
Рис. 2.10. Схема к определению нап-
ряжений в основании насыпи
Рис. 2.11. График для определения
максимальных касательных напря-
жений в основании насыпи
По формулам теории упругости при действии на поверхность
грунта трапецеидальной нагрузки в виде бесконечной полосы макси-
мальные касательные напряжения в некоторой точке грунта (рис.
2.10) составляют
Тшах —
+ (04—сх3)2,
(2.11)
где р=уН—-давление в средней части насыпи, Па;
«1 — угол между и /?2, рад;
«з — угол между /?з и рад.
Для точек, расположенных по оси симметрии, это уравнение уп-
ф решается и принимает вид:
Ттах —>
In
гэ+ (а+Ь)2
г2+&2
(2.12)
Для облегчения расчета может быть использован график (рис.
2.11), на котором даны отношения Ттах/р в зависимости от полуши-
рины насыпи понизу (а + b) и полуширины земляного полотна Ь.
В рассматриваемом примере давление от веса насыпи на основа-
ние рх'-= 12-17=204 кПа.
При оценке устойчивости необходимо также учесть вес автомо-
билей, проезжающих по дороге. Принимая во внимание отсутствие
в задании указаний о необходимости учета гусеничной нагрузки,
предполагаем, что наиболее неблагоприятный случай загрузки на-
сыпи будет при остановке двух колонн автомобилей МАЗ-500А (вес
автомобиля груженого 148,25 кН) на проезжей части и двух колонн
на обочинах. Согласно расчетной схеме один автомобиль приходит^
ся на 12 м длины дороги. Это соответствует дополнительной удель-
ной нагрузке в средней части подошвы насыпи
4448,25
р2= “ „— =3,3 кПа.
12-1о
125
Таким образом, общее давление насыпи на основание р= 204-Ь'
+ 3,3-207,3 кПа.
Половина ширины насыпи понизу
15 _ _
(dH-tz) = “т- 4-7 • 1,5+о • 1,75=26, /5 м,
£
По графику на рис. 2.17 получаем, что при 6 = 7,5 м и а + 6 =
= 26,75 м отношение т/р —0,276, откуда срезывающее напряжение
т = 0,276-207,3=57,2 кПа.
Коэффициент устойчивости насыпи (отношение сопротивления
сдвигу к главным сдвигающим напряжениям) /Суст=с/т=
= 0,1/0,0572= 1,75.
Учитывая, что устойчивость насыпи в действительности будет
несколько большей в связи с углублением ее подошвы в грунт при
осадке, можно считать, что устойчивость насыпи от неравномерных
просадок, опасных для покрытия, обеспечена.
Струенаправляющая дамба на слабом основании
Исходные данные
Дамба высотой Ад=9 м и шириной поверху 6Д=3 м возведена
на слое водонасыщешюй глины. Заложение откосов дамбы 1 :2,
Глина характеризуется удельным весом уосн=17 кН/м3, сцеплением
с=0.015 МПа и углом внутреннего трения <р = 8°. Пористость гли-
ны 28%, удельный вес частиц грунта 25 кН/м3, удельный вес грун-
та в теле насыпи уНас—18 кН/м3.
Решение
Поскольку неравномерная осадка струенаправляющей дамбы,
равно как и образование валов выпирания грунта у ее подошвы, не
представляет существенной опасности для работы, выполняемой
дамбой, проверяем ее устойчивость по формулам предельного рав-
новесия.
Давление от дамбы па подстилающий грунт
рд=/1дТпас =9-18 = 162 кПа.
Давление насыпи на подстилающий грунт, при котором в основа-
нии образуются криволинейные поверхности скольжения и происхо-
дит просадка насыпи, сопровождающаяся выпучиванием грунта по
ее бокам, можно установить по формуле 1
р = etg ср) * hS'n Ф—с etg ф, (2.13)
1—sin ср
где 5 — глубина погружения насыпи в грунт, ы;
с — сцепление грунта, кПа;
ф — угол внутреннего трения грунта.
1 Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М_; Госстройиздат, 1954.
126
Для рассматриваемого случая предельная нагрузка на поверх-
ность (S = 0), выдерживаемая грунтом, после подстановки в фор-
мулу характеристик грунта
1+sin 8°
р —15 etg 8°;-:~ е3>“ tg 8' —15 ctg 8°=
1—sin 8
1+0 14
1 = 15-7,12 - —- - езд4лк_ 106,8=113,4 кПа.
, 1-0,14
Коэффициент устойчивости /<уст==—-3,4 =о,7, следовательно,
162
произойдет осадка насыпи с выпиранием грунта по бокам.
Средняя глубина погружения насыпи может быть получена из
уравнения (2.13), считая, что пригрузка q=SyyR, где yyg —удель-
ный вес частиц грунта, S — глубина погружения насыпи.
Глубину погружения насыпи определяем путем подбора, учиты-
вая следующее: дамба по мере осадки досыпается таким образом,
что ее рабочая отметка 9 м остается постоянной. В погрузившейся
части насыпи грунт испытывает подъемную силу воды и удельный
вес его уменьшается до значения
f (1—«) (уУд"10),
где п — пористость (в рассматриваемом случае 28%);
у у дудельный вес частиц грунта, равный 25 кН/м3.
Подставляя эти значения, получаем yi=(l—0,28) (25—10)—
— 10,8 кН/м3.
Задаемся глубиной погружения насыпи 1,9 м. Тогда давление
насыпи на основания р = 9 18+1,9-10,8= 183 кПа.
Искомая глубина погружения
к S= —— [(р + с etg ф) I- Sm<P С etg ф] =
Yoce 1+Sin ф
= + [(183 + 15 etg 8°) Ы—2,71-3'14,88’-15 etg S"J =
17 1 +sin 8
= [(183+106,8) -у— 2,71-°^—106,8] да 1,5 м.
Расхождение между вычисленной и заданной осадками нахо-
дится в допустимых пределах.
Насыпь, возведенная на слое слабого грунта,
подстилаемого плотным грунтом
Исходные данные
Высота насыпи 8 м, ширина поверху 12 м, заложение откосов
1 : 1,5. Насыпь отсыпается без укладки под нее слоя накатника. Тре-
буется определить коэффициент устойчивости насыпи против про-
садки.
127
Htnii i
Подстилающий грунт — слой водонасыщенного илистого грунта
мощностью 3,5 м со сцеплением с —30 кПа. Ниже расположена
плотная глина. Угол внутреннего трения близок к нулю. Удельный
вес грунта насыпи у = 17 кН/м3-
Решение
В рассматриваемом случае деформация насыпи может произой-
ти за счет выжимания грунта из-под насыпи в стороны. Согласно ?
исследованию чл.-корр. АН Эстонской ССР Л. К. Юргенсона, при
подошве насыпи, параллельной подстилающему грунту, развитие
пластических деформаций во всей толще сжимаемого слабого илис-
того грунта происходит при давлении
Р=сВ/(2 И),
(2.14)
где с — сцепление грунта;
В — ширима насыпи понизу;
И — толщина деформируемого слоя слабого грунта.
Формула справедлива при
Если низ насыпи имеет выпуклое очертание (насыпь отсыпает-
ся непосредственно на мягкий грунт без настила из накатника), пре-
дельная нагрузка принимается в 2 раза меньшей.
Для определения р вычисляем площадь сечения насыпи
Треугольник с основанием и площадью, равными насыпи, должен
иметь высоту/? = 2-192/36—10,7 м.
Предельно допустимая нагрузка на подстилающий грунт [см.
формулу (2.14)]
зо-зс _
рпред— пог- =154,3 кПа.
Коэффициент устойчивости подстилающего грунта против выпи-
рания /<уст=рПрРд/р= 154,3/17-10,7 = 0,85.
Это показывает, что устойчивость насыпи не обеспечивается и
произойдет выжимание подстилающего грунта.
Для обеспечения устойчивости может быть проведен ряд меро-
приятий: отсыпка насыпи из более легких материалов (котельный
шлак) или уменьшение се высоты, если это допустимо по условиям
положения проектной линии; отсыпка насыпи на основание из на-
катника; удаление части подстилающего слабого грунта.
Рассмотрим эти варианты.
1. При коэффициенте устойчивости АУст=1,5 давление на под-
стилающий грунт от насыпи не должно превышать
154,3
1,50
103 кПа.
Это соответствует весу столба грунта высотой /г= 103/17^6,1 м.
128
Полученная величина является высотой треугольника, эквива-
лентного по площади поперечному сечению насыпи и имеющего с
ней равные основания.
Сопоставляем выражения для площадей треугольника и трапе-
ции и приравниваем их друг к другу
где т — допустимая высота насыпи.
Преобразовывая, получаем квадратное уравнение Зх3 + 5,7х—
—73,2 — 0, решая которое, определяем, что х = 4,08 м.
Таким образом, для устойчивости высота насыпи должна быть
уменьшена на 3,92 м, т. е. более чем вдвое.
2. В случае отсыпки насыпи на накатник предельная нагрузка,
выдерживаемая основанием, р=сВ/Н=30-36/3,5=308,6 кПа.
„ 308,6 306,6
Коэффициент устойчивости /Кет—---------!— •—=17
17-10,7 181,9
3. Определим, насколько должна быть уменьшена толщина слоя
илистого грунта, чтобы коэффициент устойчивости был равен 1,5.
Для этого предельная нагрузка, выдерживаемая осевшим слоем
грунта, должна быть
1,5(^-1-17/4) = 1,5(17-10,74-17 К),
где — толщина слоя насыпи, который будет отсыпан для компенсации уда-
ленного илистого грунта при условии сохранения постоянства рабочей
отметки насыпи.
Отсюда п= Л,,
' /Л
где 7/ —толщина слоя илистого грунта;
//j — толщина оставляемого под насыпью слабого грунта.
Приравнивая значения р, получаем квадратное уравнение, ре-
шение которого дает значение /д яй 1,9 м.
Таким образом, необходимо удалить немногим более половины
толщины слоя слабого грунта.
Задание 2.7
Вычислить осадку насыпи на сжимаемом основании
Исходные данные
Высота насыпи 12 м, ширина поверху И м, грунт суглинистый с
удельным весом 19 кН/м3.
Геологический разрез грунтовых напластований и данные о сжи-
маемости отдельных слоев приведены на рис. 2.12. Проверкой устой-
чивости установлено, что боковое выпирание грунта основания ис-
ключается.
5—1726
129
I
Решение
Грунтовые
слои
5 В М* Напряженая^па.
0,1 0.0 0,6 0,8 1,0
Суглинок
глина
?=195кН/м3
Пасок
^18кМ1н&
Глина
мягкая
%=И^5кН!кП
ZftW^/z7zy^zZ-
нм%=19к$мЗ
Глина
плитная
водон карп- .
Рис. 2Л2. Геологический разрез и
распределение напряжении в основа-
нии насыпи:
; ницагмая
^ZDkh/m3
1—от собственного веса грунта; 2— от
давления насыпи
Осадку насыпи устанавли-
ваем путем суммирования сжа-
тия отдельных слоев. При этом
учитываем только вертикаль-
ное сжатие подстилающего
грунта, полагая, что боковое
выпирание учтено в модулях
деформации слоев грунта, ко-
торые определены пробными
нагрузками. Вертикальное сжа-
тие слоев толщиной h
6=ка/ЕЯеф, (2.15)
где сг — сжимающее давление в рас-
сматриваемом слое грунта;
ESf,&— модуль деформации грун-
та, МПа,
Сжимающие напряжения на
различных глубинах могут
быть вычислены по формуле
для трапецеидальной эпюры
нагрузки на поверхность
В точках, расположенных
грунта.
по оси симметрии земляного полотна,
сжимающие напряжения
о\=
» 26
[ (2 щ-раэ) + си ] •
л а
(2.16)
Углы «], а2 и стороны а и b указаны на рис. 2.10. В рассматри-
ваемом случае р= 12-19 = 228 кПа.
Учитывая, что верхние 7 м устраиваются с заложением 1 : 1,5, а
нижние 5 м с заложением 1 ; 1,75, ширина основания насыпи равна
49,5 м. Поэтому а= 19,25 м, Ь — 5,5 м.
Расчеты напряжений от веса насыпи сводим в табл. 2.12.
Глубины, на которых определяем напряжения, назначаем исхо-
дя из мощности подстилающего грунта с тем, чтобы толщина выде-
ляемых слоев не превышала четверти ширины насыпи понизу.
Выделенные слои и эпюра распределения напряжений показаны
на рис. 2.12. Там же нанесено распределение напряжений по глу-
бине от собственного веса грунта. Ниже уровня грунтовых вод
удельный вес грунта в связи с взвешивающим действием воды был
принят равным 10 кН/м3. На глубине 45 м от поверхности согласно
геологическому резрезу залегает слой очень плотной водонепрони-
цаемой глины. Так как на его поверхность передается вес столба во-
ды высотой 27 м, на эпюре давления от собственного веса грунта
имеется ступенька размером 0,27 МПа.
В связи с малыми модулями деформации грунта принимаем, что
активная (деформируемая) толща грунта ограничена глубиной, на
130
Таблица 2.12
Углы, град Углы, рал 2 01 1 “FCtg 2b ft! а 1 ft Н-о 2 4— (2а2 4- b — Gtj ст, кПа
«1 «Я
0 0 180 0 3,14 3,14 0,00 1 228
3 2?°44' 122°42' 0,38 2,14 2,90 0,22 0,99 226
6 33°56' 85°14' 0,59 1,48 2,66 0,34 0,96 218
12 39°29' 48°34' 0,69 0,86 2,24 0,39 0,84 192
22 34°13' 28°04' 0,60 0,50 1,70 0,34 0 ,65 148
30 29°30' 20°24' 0,52 0,36 1,40 0,30 0,54 123
38 24°30' 17°04' 0,43 0,30 1,16 0,25 0,45 103
4ь 21°58' 13°41' 0,38 0,24 1,00 0,22 0,39 89
55 18°32' 11°24' 0,31 0,22 0,84 0,18 0,33 74
55 16°14' 9°08' 0,28 0,16 0,72 0,16 0,28 64
которой напряжения от внешней нагрузки составляют 0,1 от давле-
ния собственного веса грунта.
Это соответствует глубине 47 м.
Сжатие каждого из выделенных слоев S=eh/E.
Расчет сжатия отдел иных слоев грунта сводим в табл. 2.13.
Суммарное сжатие слоев 78,7 см да 79 см.
Поскольку, как показывают данные контрольного бурения ста-
рых насыпей, очертание деформированной поверхности грунта мо-
жет быть принято параболическим, дополнительный объем земля-
ных работ за счет просадки грунта на 1 м насыпи
0) =
2 2
— SB = -—0,79-49,5 «26 м3.
О о
Таблица 2,13
Давление Относи гель-
№ эле- Мощность на поверхпо- Среднее Модуль де- Сжатие вЬ|Де-
ментар- .ного слоя слоя, м стях выде- ленных слоев, давление, кПа формации. МПа лепного слоя, см пая деформа- ция слоя, %
кПа
1 2 3 4 о 6 7 8 3,0 3,0 6,0 10,0 8,0 8,0 7,0 2,0 228 226 218 172 148 123 103 89 227 222 205 170 135 113 96 92 11 ,0 11,0 5,0 15,0 7,5 7,5 20,0 40,0 6,2 6,0 24,6 11,6 14,4 12,1 3,4 0,4 2,1 2,0 4,1 1,2 1,8 1,5 0,4 0,2
131
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Задание 2.8
Сконструировать и рассчитать дорожную одежду
нежесткого типа на дороге I категории
Исходные данные
Район строительства дороги расположен в Минской обл. (II до-
рожно-климатическая зона). Перспективная интенсивность движе-
ния составляет 19 800 авт/сут, в том числе грузовых автомобилей
9250, автобусов 1950, автопоездов 680. Состав транспортного пото-
ка см. табл, 1.8.
Местность по условиям увлажнения относится ко 2-му типу.
Грунт земляного полотна—• суглинок непылеватый. Материал для
строительства дорожной одежды: щебень гранитный 1-го класса
(доставляется по железной дороге); щебень известняковый из мест-
ного карьера (4-го класса), песок среднезернистый с коэффициен-
том фильтрации 5 м/сут; битум ВНД 90/130.
Решение
Проектирование дорожной одежды выполняем в соответствии с
рекомендациями «Инструкции по проектированию дорожной одеж-
ды нежесткого типа» (ВСН 46-72) Минтрансстроя СССР в следу-
ющей последовательности: определение требуемого модуля упруго-
сти дорожной одежды; конструирование дорожной одежды; расчет
толщины по допустимому упругому прогибу; проверка на устойчи-
вость несвязных слоев против сдвига; проверка на растягивающие
напряжения при изгибе в связных слоях; проверка морозоустойчи-
вости дорожной одежды и ее осушения.
Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды.
Исходя из высоких транспортно-эксплуатационных требований на
дорогах I категории должны устраиваться усовершенствованные
покрытия капитального типа. Для них в качестве расчетного при-
нимается автомобиль с наибольшей нагрузкой на одиночную ось
98 кН (10 000 кге), е расчетным диаметром следа колеса 33 см и
средним давлением на покрытие 0,6 МПа (6 кгс/см2). Такой рас-
четный автомобиль по параметрам наиболее близок к самым тяже-
лым автомобилям в составе транспортного потока.— МАЗ-500 и
МАЗ-504.
Суммарная, приведенная к расчетному автомобилю интенсив-
ность движения по одной полосе
п
Л7ир У NЖпр 1,
где у — коэффициент, учитывающий число полос движения (при числе полос
4 и более у =- 0,35);
132
Таблица 2.14
Тип транспортного средства Нагрузка на ось, кН (т) Коэффициент приведения Л1Р Перспектив- ная интенсив- ность движе- ния, авт/сут Приведенная интенсивность движения, авт/сут
Автобусы
ПАЗ-672 59,2 (5,4) 0,05 700 35
ЛАЗ-697 73,5 (7,5) 0,21 1050 221
Грузовые автомобили
ГАЗ-5 ЗА 54,9 (5,6) 0,10 1550 155
ЗИЛ-130 67,6 (6,9) 0,36 4000 1440
МАЗ-500 98,0 (10,0) 1 ,оо 1300 1300
Автопоезда
КамАЗ-5320 с прицепом 53,6 (5,47) 0,10 425\2 85
ГКБ-8350 56,4 (5,75) 0,10 425 43
МАЗ-504А с полуприце- 98,0 (10,0) 1 ,00 145 . 145
пом -
ОдАЗ-9771 98,0 (10,0) 1,00 145 145
КрАЗ-258 с полуприце- 85,7 (8,74) 0,68 110x2 150
пом
С-652 88,0 (8,98) 0,68 110x2 . 150
Всего
2^iiJ)2=-3869
п — число типов автомобилей в транспортном потоке;
Ni — интенсивность движения автомобилей i-ro типа;
яПр i — коэффициент приведения автомобилей /-го типа к расчетному гру-
зовому автомобилю с нагрузкой на одиночную ось 98 кН (10 тс);
Нагрузка па ось приведенного
автомобиля, т (кН) .... 4 6 7 8 9,5 10
(39,2) (58,8) (68,6) (78,4) (93,5) (98)
Коэффициент приведения . . 0,02 0,10 0,36 0,43 0,68 1,0
Расчеты суммарной приведенной интенсивности движения ведут
в табличной форме (табл. 2.14). Приведение к расчетному автомо-
билю осуществляется умножением числа двухосных автомобилей с
определенной нагрузкой на заднюю ось на коэффициенты приведе-
ния (см. выше). Трехосные автомобили принимают за два авто-
мобиля с соответствующими нагрузками на ось, автопоезда — за
столько автомобилей, сколько осей в поезде. Легковые автомобили
при расчете приведенной интенсивности не учитываются. Приведен-
ная к расчетному автомобилю интенсивность движения A/np—OjS&X
Х3869= 1354 авт/сут.
В соответствии с этим значением, используя номограмму (рис.
2.13), получаем для усовершенствованной дорожной одежды капи-
тального типа требуемый модуль упругости £тр=2$?МПа, превы-
шающий установленное в «Инструкции по проектированию дорож-
ной одежды нежесткого типа» для одежд капитального типа на до-
рогах II категории минимально допустимое значение.
133
ИатытаАюсть движешь приведенная
/[ расчетные нагруж!/^ авт/сут
Рис. 2.13. Номограмма для определе-
ния требуемых модулей упругости
при осевой расчетной нагрузке
98 кН:
Г — усовершенствованные капитальные по-
крытии; 2 — уеовсршенствованн шс облег-
ченные; I? — переходные
Конструирование дорожной
одежды. Принимая во внимание
тяжелое движение и высокие экс-
плуатационные требования,
предъявляемые к дорогам I ка-
тегории, намечаем конструкцию
дорожной одежды (рис. 2.14):
двухслойное асфальтобетонное
покрытие с верхним слоем толщи-
ной 4 см из мелкозернистого
многощебенистого асфальтобето-
на и нижним слоем толщиной
5 см из крупнозернистого асфаль-
тобетона (без минерального по-
рошка) ; верхний слой основания
толщиной 8 см из щебня, обрабо-
танного в установке вязким биту-
мом, нижний слой основания из
щебня 1-го класса, сооружаемый
по принципу заклинки (толщина
по расчету); песчаный подстила-
ющий слой толщиной 30 см.
Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев и
грунта устанавливаем с использованием таблиц, приведенных в
приложениях к «Инструкции по проектированию дорожных одежд
нежесткого типа»:
модули упругости асфальтобетона во II дорожно-климатической
зоне (расчетная температура 10° С) принимаем для верхнего слоя
1500 МПа, для нижнего— 1000 МПа. Расчетное сопротивление рас-
тяжению при изгибе /?и для верхнего слоя асфальтобетонного по-
крытия — 2 МПа, для нижнего — 1,2 МПа;
Рис. 2.14 Схема конструкции дорожной одежды:
1 — асфальтобетон мелкозернистый Еав==1500 МПа; 2 — асфальтобетон крупнозернистый по-
ристый, МПа; 5 — щебень, обработанный в установке вязким битумом, £члц”
=800 МПа; 4 — щебеночное основание, устроенное по принципу заклинки, £щ = 400 МПа;
5 — песчаный подстилающий слой, £п = [20 МПа; б — суглинок непылеватный или глина
мореная, £^=24 МПа
134
модуль упругости подобранного щебеночного материала, обрабо-
танного в установке вязким битумом, — 800 МПа, а расчетное со-
противление при изгибе МПа;
модуль упругости щебеночного основания нз фракционирован-
ного щебня 1-го класса, устроенного по принципу заклинки,—
400 МПа;
расчетные характеристики песка средней крупности: модуль уп-
ругости— 120 МПа, угол внутреннего трения ср — 40°, сцепление
с = 0,005 МПа.
Расчетная относительная влажность грунта (суглинка непыле-
ватого) для II дорожно-климатической зоны и 2-го типа местности
по условиям увлажнения составляет 0,8VPi. Такой влажности соот-
ветствуют модуль упругости frp— 24 МПа, угол внутреннего тре-
ния ср = 13° н сцепление с==0,015 МПа.
Расчет толщины дорожной одежды по допустимому упругому
прогибу. Так как в назначенной дорожной одежде известна толщи-
на всех конструктивных слоев, за исключением щебеночного основа-
ния, расчет по допустимому упругому прогибу заключается в опре-
делении такой толщины этого слоя, которой будет соответствовать
общий модуль упругости дорожной одежды, равный требуемому мо-
дулю £тр=232 МПа.
Для решения этой задачи необходимо предварительно найти об-
щий модуль упругости слоев, подстилающих слой щебня, а
также общий модуль упругости на поверхности рассчитываемого
слоя£общ (рис. 2.14, б).
Значения £о51Ц и определяем с использованием номо-
граммы (рис. 2.15). Для нахождения ^общ расчет выполняем сни-
зу вверх (см. рис. 2.14, б).
Для песчаного слоя применительно к схеме, показанной на
рис. 2.14: Ег = Е^= 120 МПа; /? = 30 см; £2 = £гр = 24 МПа.
Рассчитываем ^/Д^ 24/120= 0,2 и h/D = 30/33 = 0,91.
Откладываем значение h/D по оси абсцисс номограммы (см. рис.
2.15), а Е2/Ех на оси ординат, проводим через них вертикальную к
горизонтальную линии, точка пересечения которых дает значение
отношения ТДбщДи, отсчитываемое по цифрам на кривых:
Е®ъпт]Е\ = 0,47.
Отсюда получаем общий модуль упругости на поверхности пес-
чаного слоя
0,47-£ц = 0,47-120 = 56,4 МПа.
Для определения ^общ расчет необходимо выполнить сверху
вниз (см. рис. 2.14, б), принимая последовательно для каждого слоя
применительно к схеме модуль упругости на его поверхности ТДбщ*
модуль упругости материала слоя Еь общий модуль упругости рас-
положенных ниже слоев Е2.
Для асфальтобетонов верхнего слоя: £общ—£тр=:232 МПа;
£1 = £а.в=1500 МПа; Л = 4 см.
135
Рис. 2.15. Номограмма для расчета нежестких дорожных одежд
Рассчитываем ЕДщ/ЕЗ^ 232/1500 = 0,155 и Л/Р = 4/33 = 0,12. От-
кладываем значение /i/Р на оси абсцисс номограммы (см. рис. 2.15)
и проводим через эту точку вертикаль до пересечения с кривой
£общ/£1 = 0,155. Проектируя точку пересечения на ось орди-
нат, получаем E2/£i = 0,135. Отсюда £^ = £2 = 0,135 • Е[ = 0,135 X
X 1500-202,5 МПа.
Для асфальтобетона нижнего слоя'.
Во3щ = Е'об1Н =202,5 МПа;
Е1=£ан=1000 МПа; Л = 5 см.
По отношениям £Общ/£1=202,5/1000=0,2025 и h/D~Q,\52, поли*
зуясь номограммой, находим £2/Ei = 0,17 и
£;бщ =£2=0,17> 1000= 170 МПа.
Для слоя щебня, обработанного битумом: Еобщ=170 МПа; /Д —
= 800 МПа; Л = 8 см; Л/£ = 8/33 = 0,242; Ео^/Е} = 170/800 = 0,213.
136
Т а б л и II а 2.15
Материал слоя Л, см Л.-D + , .МПа Ег +5 Общий модуль упруго- сти на по- верхности слоя, МПа
Асфальтобетон верхне- го слоя 4 0,12 1509 0,155 0,135* 232
Асфальтобетон нижие го слоя 5 0,152 10'. И) 0,203 0,17* 202,5
Щебень, обработать,с битумом 8 0,2-12 890 0,213 0,16* 170
Щебеночное основание 22 0,6+; 400 0,32 0,141 128
Песок 30 0,91 120 0,20 56,4
Грунт ’—m 24 ——“
* Цифры, найденные по номограмме.
По номограме находим и определяем Е//7~ Е2—0,16Х
Х800=128 МПа.
Результаты расчетов сведены в табл. 2.15.
Для определения толщины слоя щебня в соответствии со схе-
мой, показанной на рис. 2.14, принимаем Eocm=E31tB = 128 МПа,
/+ = 4СЮ МПа, =564 МПа. Определяем отношения
М)Дц/Д1 = 128/400 — 0,32 и ТУз/Лщ = 56,4/400=0,141, Откладываем на
оси ординат номограммы £’2/7с1 = 0,141 и проводим горизонтальную
линию до пересечения с кривой Еобщ/^i — 0,32. Точке пересечения
соответствует на оси абсцисс значение й/£> = 0,65. По найденному
значению h]D определяем толщину слоя щебня /? —0,65 • 33=
= 21,45 см. Округляя, принимаем толщину щебеночного основания
равной 22 см.
Проверка на устойчивость против сдвига. Проверку на устойчи-
вость против сдвига выполняем для грунтового основания и песча-
ного слоя.
Грунтовое основание. Рассчитанную по упругому прогибу
многослойную одежду приводим к двухслойной системе, подстила-
ющее полупространство которой имеет модуль упругости, равный
модулю упругости грунта £2=£,гр=24 МПа, угол внутреннего тре-
ния ф = 13° и сцепление с — 0,015 МПа.
Толщину верхнего слоя системы принимаем равной суммарной
толщине дорожной одежды Л=4 + 5-1-8-1-22 + 30 = 69 см, а его мо-
дуль упругости определяем как средневзвешенное значение модулей
ZEihi
упругости всех слоев Еср = ------:
Е
ср —
1500 • 4 +1000 • 5 + 800 8+400-22 + 120'30
4 + 5-1-8 + 22 + 30
= 431,9 МПа.
Условие, при котором в конструктивном слое не образуются де-
формации сдвига, выражается неравенством
Та.м+Та.в Та.доп, (2.17)
137
Рис. 2.16. Номограмма для определения активных напряжений сдвига от вре-
менной нагрузки та.м в нижнем слое двухслойной системы при совместной рабо-
те слоев
где та.м — максимальное активное напряжение сдвига от расчетной временной
нагрузки;
та.в — активное напряжение сдвига от собственного веса слоев дорожной
одежды;
та.доп—допустимое активное напряжение сдвига.
Для определения максимального активного напряжения сдвига
используем номограмму (рис. 2.16).
Рассчитываем отношения:
Еср/Е2=431,9/24 = 17,99; Л/D = 69/33=2,09.
Для этих условий при ф — 13° по рис. 2.16 (последовательность
отдельных действий показана стрелками) находим та.мМ —0,01, от-
куда активное напряжение сдвига от временной нагрузки с давле-
нием р = 0,6 МПа та.м —0,01 -0,6 — 0,006 МПа.
Активное напряжение сдвига от веса вышележащих слоев до-
рожной одежды находим по номограмме (рис. 2.17), зная толщину
дорожной одежды Л —69 см и угол внутреннего трения ф —13°, та,в =
— 0,0006 МПа (0,006 кгс/см2).
Суммарное напряжение та.м+та.в = 0,006-|-0,0006—0,0066 МПа,
Допустимое активное напряжение сдвига
1 М2
= 4„р ' пт С'
где — коэффициент, учитывающий снижение сопротивления сдвигу под дей-
ствием повторяющихся нагрузок (&i=0,6);
338
k2 — коэффициент запаса (для ин-
тенсивности по одной полосе
от 1000 до 5000 авт/сут
Аг=0,65);
с — нормированное сцепление в
грунте (с = 0,015 МПа);
А1[р — коэффициент, учитывающий/'
эксплуатационные требования
КчДорожиой одежде (А1[р=1);
« — коэффициент перегрузки при
движении автомобиля (/? =
--=1,15);
т — коэффициент, учитывающий
условия р/Щ1имодс1К'Т|Щн слоев
на контакте (т--0,65).
1 0,0-0,65
ta.доп— 0,015 — 0,0078 МПа.
I 1,15-0,6э
Рис. 2.17. Номограмма для определе-
ния активных напряжении сдвига от
собственного веса дорожной одежды
Так как фактическое активное
напряжение сдвига меньше допус-
тимого 0,0066 <0,0078, условие
прочности на сдвиг в грунтовом
основании удовлетворяется.
Песчаный подстилающий слой. Средний модуль упру
гости слоев дорожной одежды, расположенных выше песчаного,
, 1500 -4+ 1000 -5-г 800 -8-1-400 -22
-------------------------------- -—671,8 МПа.
СР (1X.R±W-L99
Толщина слоев дорожной одежды, расположенных выше песча*
ного,
Л==4д5+8+22 = 39 см.
Эквивалентный модуль упругости на поверхности песчаного слоя
(см. табл. 2.15) E7'/f — 56,4 МПа.
Находим отношения:
ft/D —39/33 = 1,18 и Б1/£2=Е/СР/ЕОбщ-=671,8/56,4= 11,91.
По номограмме (рис. 2.18) для этих отношений при угле внут-
реннего трения песка ф—40° получаем та.м/р— 0,0035, что соответст-
вует активному напряжению сдвига от временной нагрузки; та.м=
= 0,0035-0,6=0,0021 МПа.
По номограмме (см. рис: 2.17) определяем активное напряжение
сдвига от собственного веса слоев дорожной одежды Та.в^—0,0028
МПа при h = 39 см и гр = 40°.
Полное активное напряжение сдвига та,м+та.в~0,0021—0,0028 =
= -—0,0007 МПа имеет отрицательный знак, что указывает на нали-
чие значительного запаса прочности на сдвиг в песке подстилающе-
го слоя.
Проверка на растягивающие напряжения в связных слоях. В мо-
нолитных слоях (в примере’-—из асфальтобетона и щебня, обрабо-
танного битумом) возникающие при прогибе дорожной одежды рас-
тягивающие напряжения щ не должны превышать предельно до-
пустимого растягивающего напряжения для материала слоя.
133
Проверку на растягивающие напряжения выполняем для нижне-
го слоя асфальтобетонного покрытия и монолитного слоя основания
из щебня, обработанного битумом.
Для асфальтобетонного покрытия находим средний модуль уп-
ругости двух его слоев
, 1500-4+1000-5
Р — ----—--------—
ср 4 + 5
= 1222,2 МПа.
Модуль упругости на поверхности верхнего слоя основания (см.
табл. 2.15) МПа.
Применительно к расчетной схеме, приведенной и а рис. 2.19, на-
ходим отношения:
/и (4 + 5) М £сП 1.222,2
--- =0,272; -------- —щ—— =-----------~ —/,19.
D 33 Д ой)Ц.иСП Днищ 170
Пользуясь номограммой на рис. 2,19,щ определяем максимальное
удельное растя кивающее напряжение щ-=1,65 МПа.
Полное растягивающее напряжение:
СТ;. = 1,15 Р(УГ,
где Р —расчетное давление на покрытие (Р=0,6 МПа).
Рис. 2.18. Номограмма для определения активных напряжений сдвига от вре-
менной нагрузки та,м в нижнем слое двухслойной системы при свободном сме-
щении слоев в контакте
140
Рис. 2.19. Номограммы для определения растягивающих напряжений при изгибе
;iir от единичной нагрузки в верхнем монолитном слое («) и в промежуточном
монолитном слое (б)
U_UUIUJ 1 Ц; LLLiJ 1Ы)1'.111Ш1Ыи.1-111 11 •'.. i 11-41 4.^.Ld.L4i-L'.U I • Ш
// 'И 11,2 ЦЗ :r-:7 /^7
Полученное <зг~ 1,15 • 0,6 • 1,65 = 1,14 МПа меньше допустимого
растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя
хг= 1,2 МПа.
v Растягивающие напряжения в промежуточном слое дорожной
одежды, слое щебня, обработанном битумом, определяем по номо-
грамме рис, 2.19,6. Для этого вычисляем hjD~- (4+ 5 +8)/33 = 0,515,
Е^" = (1500-4 + 1000-5)/(4 + 5) = 1222,2 МПа, Е$!Е*=Е^" №2 =
= 1'222,2 : 800—1,53 и Е2/£3=Е2/Е^Щ-800/128-6,25. По вычислен-
ным значениям, используя номограмму рис. 2.19, б, и экстраполируя
.линии графика, находим аг=0,7МПа и щ= 1,15* 0,6* 0,7—0,48МПа,
которое меньше 1,0 МПа.
Осушение и обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды.
.Для отвода воды из основания дорожной одежды предусмотрен дре-
нирующий песчаный слой, устраиваемый на всю ширину земляного
полотна, Толщина этого слоя известна--30 см. Необходимо прове-
рить, будет ли она достаточной для временного размещения воды
в начальный период оттаивания.
Толщина дренирующего слоя, необходимая для временного раз-
мещения воды, накапливающейся в основании за период бездейст-
вия водоотводящих устройств,
где (рзим — коэффициент заполнения влагой пор в дренирующем слое к началу
оттаивания (при толщине слоя от 20 до" 40 см и пористости
0,32 (рзим=0,5);
п—пористость уплотненного материала (для песка средней крупности
п—=0,32);
141
й3ан—дополнительная толщина слоя для обеспечения устойчивости матери-
ала дренирующего слоя под действием кратковременных нагрузок
(для песка средней крупности /!3nn = 0,14 м);
/г'кап — приведенная высота слоя капиллярной воды над уровнем свободной
воды (для песков средней крупности Л'аи =0,1 м);
Q—количество воды, накапливающейся в дренирующем слое за время:
запаздывания /зап;
у/УЛг
у юоо Zjai1’
q— среднесуточный суммарный приток воды в основание — находим по1
таблице (для II дорожно-Клим этической зоны, 2-го типа местности
по условиям увлажнения и суглинистого непылеватого грунта q —
= 3 л/м2);
Кп — коэффициент пик, учитывающий неравномерность поступления воды
в процессе оттаивания и атмосферных осадков (для II дорожно-кли-
матической зоны и 2-го типа местности /<п = 1,5);
/<!— коэффициент гидрологического запаса (для непылеватых грунтов.
Лг=1);
^заи — время запаздывания начала работы водоотводящих устройств (для,
района проектируемой дороги /зап —6 сут).
Определяем Q и Ап:
3-1.5 -1
Q = -— ------— 6 = 0,027 м3/м2;
1000
Ап =
0,027 \
----—4-0,14—0,Г =0,25 м.
0,32 /
Таким образом, толщина песчаного слоя, запроектированная по
условию прочности в 30 см, вполне обеспечивает размещение всей
воды, поступающей в основание.
Суммарная толщина дорожной одежды, соответствующая мороз-
ному пучению, не превышающему допустимое значение для усовер-
шенствованных капитальных дорожных одежд при 2-м типе мест-
ности по условиям увлажнения,
Kiiy*i / Л 2
где г —глубина промерзания (для района проектирования 2=0,8 м);
/доп—допустимое пучение (для дорожных одежд с асфальтобетонными
покрытиями /Яоп = 4 см);
Хпуч — коэффициент пучения;
,<• _ 100-1.5.1.5-4Л
а 35
р— коэффициент, учитывающий условия увлажнения (для сырых участ-
ков р = 1,5);
у — коэффициент, учитывающий тип поперечного профиля земляного по-
лотна (для малых насыпей и выемок у = 1,5);
а — климатический коэффициент, определяемый по карте изолиний
(а=35);
Кп — коэффициент пучения при а=100 (для суглинка, 2-го типа местности
по условиям увлажнения и участка дороги в выемке Кп=4,5);
142
— коэффициент теплопроводности дорожной одежды — находим как
среднее значение для материалов конструктивных слоев;
0,9*9 + 0,9-8+1,2-22+1,6-30
— коэффициент теплопроводности
= 2,2 Вт/(м-°С).
= 1,3 Вт/(м-°С);
грунта (для
Л.- -
суглинка /э=
II
мор —
100-4 \
28,9 /
1,3
---- —37 см.
Так как фактическая толщина дорожной одежды превышает рас-
считанную по условиям морозостойкости, пет необходимости в уст-
ройстве специального морозозащитного слоя.
Задание 2.9
Запроектировать и рассчитать дорожную одежду
с цементе бетонным покрытием
Исходные данные
Район строительства расположен во II дорожно-климатической
зоне (Московская обл.). Перспективная интенсивность движения
составляет 7500 авт/сут, в том числе грузовых автомобилей 3700, ав-
тобусов 50, автопоездов 800. Интенсивность и состав движения авто-
мобилей в первый год после сдачи дороги в эксплуатацию и на 20-й
год при ежегодном увеличении интенсивности движения на 5%
представлены в табл. 2.16. Местность по условиям увлажнения от-
носится ко 2-му типу. Грунт земляного полотна — супесть легкая не-
пылеватая.
Решение
Проектирование дорожной одежды ведем в такой последова-
тельности: расчет толщины дренирующего слоя дорожной одежды
Таблица 2,16
Тип автомобиля Интенсив- ность движе- ния па 20-й ГОД Интенсивность движения на первый год, । авт/сут Тип автомобиля Интенсив- ность движе- ния и а 20>й год ! Интенсивность движения на первый год, , авт/сут
авт/сут % авт/сут о/ /0
Москвич-2140 ВАЗ-2101 ГАЗ-24 ЗАЗ-968 ГАЗ-53 ЗИЛ-130 МАЗ-500 800 000 600 600 1200 2100 500 8,2 13,6 8,2 8,2 16,3 28,6 5,4 240 400 240 240 480 840 200 КамАЗ-5320 с прицепом Г КБ-8350 МАЗ-504 с полу- прицепом Од АЗ-9771 ЛАЗ-699А 600 250 50 8,2 2,6 0,7 240 100 20
143
с покрытием из цементобетона; расчет морозоустойчивости конст-
рукции; конструирование дорожной одежды; определение модуля
упругости основания бетонного покрытии; расчет напряжений в бе-
тонной плите от автомобильной нагрузки; расчет напряжений в бе-
тонной плите от температурного воздействия; определение толщи-
ны бетонного покрытия.
Расчет толщины дренирующего слоя. Среднесуточный суммар-
ный приток воды в основание (в литрах на 1 м2 проезжей части)
для II дорожно-климатической зоны и 2-го типа местности по ус-
ловиям увлажнения для земляного полотна из непылеватой супеси;
равен 3 л/м2. В-связи с наличием разделительной полосы расчет-
ное значение увеличиваем на 20%, т. е. <?=3,6 л/м С
Расчетный приток воды в дренирующий слой
f/Ап Аг 3,6 1,5-1,0
1000 ~ 1000
--0,0054 м3/(м2, сут),
где Ап— коэффициент «пик», учитывающий н еуста повившийся режим поступления.’
воды из-за неравномерного оттаивания и атмосферных осадков;
Кг — коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильт-
рационной способности дренирующего сдоя в процессе эксплуатации
дороги,
Для II дорожно-климатической зоны и 2-го типа местности по,
условиям увлажнения при непылеватых грунтах Кц= 1,5; Кг—1-
Полная толщина дренирующего слоя
Л и = /liiac 4~ Ла ап,
где А);[С— толщина слоя, полностью насыщенного водой, см;
%ап —дополнительная толщина слоя для обеспечения устойчивости мате-
риала дренирующего слоя под действием кратковременных повторя-
ющихся нагрузок от автомобилей. /гпап зависит от капиллярных,
свойств дренирующего слоя и принимается равной высоте зоны дви-
жения капиллярной воды Л/ (для песка средней крупности, содержа-
щего более 50% частиц крупнее 0,25 мм, при коэффициенте влаго-
проводимости в капиллярной зоне Aw = 0,6 м/сут /г/= 0,14 м)
Дренирующий слой из срсдлсзернистых песков с учетом движе-
ния воды в зоне капиллярного насыщения, при устройстве слоя на.
всю ширину:
г г, /Ы’.с /Ыпс-Н-б . г, , А/Ч-Л/ Анас4--hz + iL
. q — -----—— 4-Aw-ж “ •--------------------------- ,
-I -d -‘—Г
где qf—приток воды на.1 м ширины потока, м3/сут (q!=q^b при дву-
скатном поперечном профиле);
b — ширина проезжей части с краевыми полосами (в данном слу-
чае й=-9 м);
Аф — коэффициент фильтрации уплотненного материала дренирую-
щего слоя (для песка средней крупности Аф = Ю м/сут);
Лнао — высота уровня воды и дренирующем слое в начале пути-
фильтрации, м;
г—уклон основания дренирующего слоя (=0.03;
А—длина пути фильтрации (для четырехполос и ой проезжей ча-
сти с двускатным профилем и дренирующим слоем на всю ши-
рину 10,5 м);
h'2 — высота капиллярно насыщенной зоны, в которой движется во-
да в конце фильтрационного потока (для песка, содержащего!
более 50% частиц крупнее 0,25 мм, !г2=0,09 м);
144
; т и tn' — коэффициенты расхода потока свободной и капиллярной воды;
(для песка средней крупности m=l,4, mz™0,5);
Kw — коэффициент влагопроводимости в капиллярной зоне (Ктг=-
= 0,6 м/сут).
Решая уравнение относительно Лнас, получим Лнас=9 см.
Полная толщина дренирующего слоя:
Ли = /irtftc Н~^зап ~ 0,09+0,14 = 0,23 м.
На временное размещение воды дренирующий слой не рассчиты-
вают, если он построен из материалов с Кф>10 м/ сут.
Определяем толщину дренирующего слоя /гп из условия времен-
ного размещения воды в начальный период оттаивания [см. форму-
лу (2.27) в задании 2.8]:
Q = ^3an =0,0054-6 = 0,0324 м3/мг;
, 1 / 0,0324 \
йп = ------------1-0,14—0.1 =2-0,14 = 28 см.
1—0,5 \ 0,32 У
Из двух значений выбираем наибольшую толщину дренирующе-
го слоя, равную 28 см.
Расчет морозоустойчивости дорожной одежды. Допустимое мо-
розное пучение для бетонного покрытия /дОП“2 см.
На дорогах с усовершенствованными капитальными покрытиями
при 2-м типе местности по условиям увлажнения толщину слоев из
стабильных материалов определяем по формуле
//мор =2:—1 00 /дои/Кнуч,, .. у .... 'Г Г
где z — расчетная глубина промерзания (для Московской обл. ГЛ м плюс
0,5 и—поправка, учитывающая более глубокое промерзание под
проезжей частью);
/(луч — коэффициент пучения грунта, %;
Кцуч —коэффициент пучения при по=ЮО и 2-м типе местности (для выемки
в непылеватой супеси; Л"[|уч — &,5).
Для района проложения дороги а=100. Критическая глубина
промерзания для легкой непылеватой супеси составляет 80 см, кото-
рая введена в расчет:
100-2
Ямо р = 80—---_—-----= 80—44 — 36 см.
1 4,5*100/100
Конструирование дорожной одежды. Интенсивность движения
на автомобильной дороге на расчетный год составляет 7500 авт/сут.
Бетонное покрытие исходя из рекомендаций табл. 2.17 необходимо
устранитщиз бетона с пределом прочности па растяжение при из-
гибе £рИ=45 МПа. В соответствии с общими правилами проектиро-
вания дорбжных одежд намечаем ее конструкцию (рис. 2.20).
145
Рис. 2.20. Конструкция
дорожной одежды с це-
ментобетонным покры-
тием:
/ — цементобетоттное покры-
тие; 2 — выравнивающий
слой из песка, обработан-
ного битумом; 3 — основа-
ние из щебня, обработанно-
го 6% цемента; 4—подсти-
лающий слой из среднезер-
нистого песка
Введение между подошвой покрытия и
поверхностью щебня, укрепленного порт-
ландцементом, выравнивающего слоя тол-
щиной 5 см из черного песка Ослабляет си-
лы трения-сцепления, а также значительно
уменьшает передачу упругой энергии в
грунт вследствие затухания и отражения
вверх упругих колебаний, которые возника-
ют при проезде автомобилей, что повышает
устойчивость слоев основания.
Основание из щебня, укрепленного це-
ментом, обеспечивает (благодаря работе
такого основания, как плиты) ровность и
повышает несущую способность покрытия.
Поэтому предусматриваем укрепление щеб-
ня основания 6% портландцемента.
Дренирующий слой толщиной 28 см уст-
раиваем из среднезернистого песка, чтобы
одновременно обеспечить морозоустойчи-
вость дорожной одежды.
Поскольку в составе транспортного по-
тока наибольшую нагрузку на ось имеют
автомобили МАЗ-500 (100 кН), эту нагруз-
ку принимаем в качестве расчетной. Среднее расчетное давление
от этой нагрузки на покрытие 0,6 МПа, расчетный диаметр следа
колеса D == 33 см.
7 Ц Расчет модуля упругости основания. Расчетная влажность (в
долях от границы текучести IFT) для нспылеватой супеси во II до-
рожно-климатической зоне и при 2-м типе местности по условиям
увлажнения 1Пт=0,75. Этой расчетной влажности соответствуют ха-
рактеристики грунта: модуль упругости £0=37 МПА, угол внутрен-
него трения ср—34°, сцепление с —0,01 МПа.
Модуль упругости основания определяем аналогично расчету
нежесткой дорожной одежды, но с учетом большего расчетного диа-
метра на поверхности основания в результате распределяющей спо-
собности цементобетонной плиты вблизи ее края, т. е.
Таблица 2.17
Конструктивные слои Марка бетон для дорог I и II а МПа, категорий Ш
Однослойные покрытия, верхний слой двухслойных Нижний слой двухслойных Основания усовершенствованных покрытий 5,0 4,0 3,5—3,0 4,5 3,5 2,5—2,0
146
где Do — диаметр круга, равновеликого по площа-
ди отпечатку колеса расчетного автомо-
биля, см;
h—толщина плиты, первоначально назнача-
емая ориентировочно, а затем уточня-
емая расчетом, см.
Модули упругости материалов; песка
среднезернистого = 120 МПа; щебня,
укрепленного 6% портландцемента
52=600 МПа.
Для дальнейших расчетов задаемся
несколькими толщинами бетонного по-
крытия: hi—22 см; /г2 = 24 см; /г3= 26 см,
Для каждой из них определяем модуль
£z'
£\ =1ZG ЕПа |
Рис. 2.211 Схема к расче-
ту эквивалентного моду-
ля упругости основания
упругости основания.
Для схемы приведенной на рис. 2.21 и толщины + = 22 см рас-
чет ведем в такой последовательности:
находим расчетный диаметр круга, равновеликого по площади
отпечатку колеса расчетного автомобиля, Dom = D0-\-hi =33+22 =
= 55 см;
определяем эквивалентный модуль упругости системы «земля-
ное полотно + подстилающий слой»:
осн = 28/55 = 0,51;
+/+=37/120=0,31.
По номограмме на рис. 2.15 Е1'/Е}=0,47, отсюда ЕЕ=Е\ -0,47=
= 120-0,47 = 56,4 МПа.
Вычисляем модуль упругости основания при толщине основания
+'=18 см:
/цЖСн = 18'55 = 0,33; EJE^Q,4/600=0,094; Е^Ег = 0,015;
Е\=+сн =+-0,15=600-0,15 = 90 МПа,
Аналогичным расчетом получили при толщине покрытия из це-
ментобетона + = 24 см модуль упругости основания Еоои=85МПа?
ж при h3~26 см ЕОС11=80 МПа.
; Расчет напряжений в плите бетонного покрытия от автомобиль-
ной нагрузки. Плиты, лежащие па упругом основании, по проф.
М. Н. Горбунову-Посадову, могут быть разделены по жесткости на
три категории в зависимости от размера показателя:
3 Лгэсп (1 Роси)
+Л3 (1 — Р-б)
где EOSH — эквивалентный модуль упругости основания, МПа;
Цоси — коэффициент Пуассона системы грунт+подстилающий слой-росио-
ваыие (для щебня, укрепленного портландцементом, цОСн = 0,21);.
Ь — половина ширины плиты (при наличии штырей в продольном шве —
половина ширины проезжей части) —375 см;
Еь — модуль упругости цементобетона в зависимости от проектной марки
бетона на растяжение при изгибе. Для принятой марки бетона при
7?Ри=5 МПа + = 35 000 МПа (табл. 2.18);
цо — коэффициент Пуассона цементобетона (цб—0,15).
147
Таблица 2,18
Др.,. Mlia МПа сж / б -10 ।, МПа -₽ри- «Па /Д. МПа МПа
2,0 100 1,9 4,0 300 3,15
2,5 150 2,3 4,5 350 3,3
3,0 200 2,65 5,0 400 3,5
3,5 250 2,9 5,5 500 3,8
При 5<0,5 плиту считают абсолютно жесткой, т. е. все се точки
оседают под воздействием нагрузки на одинаковую величину, и
реакция основания распределяется как под жестким штампом. При
0,5cSs^l0 плиты относят к категории имеющих конечную жест-
кость, при 5>10—-к бесконечным в плане, т. е. к таким, у которых
нагрузка по периметру и способы закрепления краев не влияют на
изгибающие моменты, реакции основания и прогибы в средней чаш
ти.
Расчет жесткости показал, что бетонные покрытия принятых
толшин относятся к бесконечным в плане: при h = 22 см 5^37,3;
при /12^=24 см 5 = 27,1; при Л3=26 см 5 = 20,1.
Изгибающий момент от равномерно распределенной по кругу
радиуса А? нагрузки зависит от жесткости плиты, характеризуемой
параметром жесткости:
Изгибающие моменты, действующие на полосу покрытий шири-
ной, равной единице при расположении нагрузки в центре плиты
(для новых проектируемых дорог общей сети)
/VI fj ;'i т —™ ।
Г ' 2 ла/? /ДУ
где Р — расчетная нагрузка ед поенного колеса па покрытие (Р^=50 кН);
R~Dj2—радиус круга, равновеликого площади отпечатка колеса, см;
С — коэффициент, зависящий от значения aR:
aR . в в • в в 0,05 04 0,2 0,3 0,4
С . 0,091 0,147 0 230 0,275 0,313
aR 0.6 0,8 1,0 1,2 1,6
£ . . . .5.-. . 0,352 0,367 0,304 0,353 0,309
Значения a, aR и С, вычисленные для плит различной толщи-
ны, приведены в табл. 2.19.
Напряжение в плите от автомобильной нагрузки
6 Мра. я
Ор = -----
/ы
Результаты расчетов сведены в табл. 2.19.
Таблица 2.19
Толщина олиты, см Параметры плиты И згнбающие моменты в плите, Нм/м Напряжение в плите от автомобильной нагрузки, МПа
а aR С
Д=_-22 й2=24 Д=26 Расчет наг ного возденет 0,0114 0,0102 0,00927 гряжений в вия. Максг 0,188 0,168 0,153 плите бет» -ииальную 0,221 0,204 0,192 энного пок эазность тс 10 769 И 120 11 480 зытия от Т( шператур 1,33 1,16 1,02 ;мператур- между по-
верхвостью покрытия и основанием можно определить в зависимос-
ти от амплитуды колебаний температуры иа поверхности покрытия
Л t — As
тде Л(1 — амплитуда отклонения максимальной температуры на поверхности по-
крытия от средней суточной температуры воздуха (табл, 2.20);
(и — частота изменения температуры;
а — коэффициент температуропроводности цементобетона, м*7ч.
Для тяжелого дорожного цементобетона можно принять коэф-
фициент температуропроводности а — 0,004 м2/ч, тогда формула мо-
жет быть преобразована к виду
А/—Дн[1—е-'*7 ,l cos(-5,7/z)] =/1ифО),
дде ср(.ч)—значение функции [I—е-эдл COs (—5,7/?)], принимаемой из табл.
2.21.
Для дорожных одежд па земляном полотне из грунтов значи-
тельно изменяющих модуль упругости в течение года, в качестве
расчетного принимают весенний период. Меньшому значению тем-
пературного градиента соответствуют и меньшие модули упругос-
ти земляного полотнгн Для грунтов, незначительно изменяющих
модуль упругости в течение года, за расчетный принимают летний
период.
Результаты расчетов максимальной разности температур сво-
дим в табл. 2,22.
По Уэстергарду, температурные напряжения, возникающие в
плита?; бетонных покрытий в результате противодействия их ко-
роблению, в середине плиты
УЙ 20 +
2(1—ц2б)
тде а — коэффициент линейного расширения цементобетона
град-1 при 0с’</<40°);
Сх и Су — параметры, зависящие от размеров плиты в плане
сти.
(ц==7,25'!0-ь
и ее жестко-
Значения Сх и Су приведены на рис. 2.22 в долях отношений
L/1 и bjl, где L и Ъ— размеры плиты в плайе; I — характеристика
149
Таблица 2.20
Наименование республик и областей
/ весной летом
РСФСР
Мурманская обл,, Ненецкий автономный округ 11 13,5
Архангельская, Ленинградская, Псковская, Горьковская, Кировская, Костромская, Ярославская, Камчатская обла- сти, Коми АССР, Карельская АССР 12,5 14,5
Новгородская, Вологодская, Пермская, Калининградская, Калининская, Московская, Смоленская, Брянская , Туль- ская, Орловская, Ульяновская, Магаданская области, Ма- рийская АССР, Мордовская АССР, Татарская АССР, Уд- муртская АССР, Чувашская АССР, Башкирская АССР, 14,5 16,0
Хабаровский край
Калужская, Рязанская, Курская, Белгородская, Во- / ронежская, Тамбовская, Пензенская, Саратовская, Куйбы- f шевская, Свердловская, Челябинская, Новосибирская, Том- ская области, Бурятская АССР, Якутская АССР (южная часть) и Приморский край 15,0 17,0 4
18,0
Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Оренбургская, Курганская, Омская, Кемеровская, Иркутская, Амурская, Сахалинская области. Северо-Осетинская АССР, Дагестан- ская АССР, Красноярский край, Алтайский край, Читин- ская область, Краснодарский край, Ставропольский край, Чечено-Ингушская АССР 16,0
Горно-Алтайская автономная область Украинская ССР 19,0 22,0
Киевская, Черниговская, Хмельницкая, Донецкая, Дне- пропетровская области 14,0 16,0
Сумская, Черкасская, Львовская, Закарпатская, Винниц- кая, Черновицкая, Полтавская, Харьковская, Луганская, Кировоградская, Одесская, Херсонская, Николаевская, За- порожская области 15,0 17,0
Крымская область 17,0 19,0
Эстонская ССР, Латвийская ССР, Литовская ССР 13,0 15,0
Белорусская ССР
Минская, Гродненская, Брестская, Витебская, Могилев- ская области 13,0 15,0
Молдавская ССР 15,0 18,0
Азербайджанская ССР 14,0 16,0
Грузинская ССР 15,0 18,0
Армянская ССР Казахская ССР 16,0 19,0
Севере-Казахстанская, Кустанайская области 15,0 17,0
Кок чет а в ск а я, Уральская, Актюбинская, Гурьевская, Целиноградская, Павлодарская, Карагандинская, Алма- Атинская области 16,0 18,0
Семипалатинская, Восточно-Казахстанская, Талды-Кур- ганская, Джамбульская области 17,0 19,0
Чимкентская область 18,0 22,0'
150
Продолж. табл. 2,20
Наименование республик и областей
весной летом
Узбекская ССР
Каракалпакская, Бухарская, Самаркандская, Ташкент- ская, Ферганская, Андижанская, Сырдарьинская области 16,0 21,0
Сурхандарьинская область 16,0 23,0
Киргизская ССР 15,0 19,0
Туркменская ССР 16,0 21,0
Таджикская ССР 16,0 23,0
Таблица 2.21
ht см см ?(ft) Л, см 9 (й)
10 0,523 24 0,949 38 1,064
12 0,609 26 0,980... 40 ' 1,056
15 0 686 28 0,995 42 1,067
16 0,754 30 1,025 44 1 065
18 0,815 32 1,040 46 1,063
20 -0,867 34 1,052 48 1,060
22- 0,911 36 1,059 50 1,055
Т а б л и ц а 2.22
Л) см <р(Л) Л/расЧ’ г^ад
22 24 26 14,5 14,5 14,5 0,911 0,949 0,980 13 13 14 Т а б л ,2 ,3 ,2 иц a 2.23
Л, см Коск, МПа Z , см A t, град L 1 сл- ь я S а МПа £
90 0,586 13,2 9,4 1,10 6,4 1,00 2,16
24 85 0,649 13,8 8,5 7,7 1,10 5,8 0,89 2,26
26 80 0,713 14,2 1,08 5,3 0,81 2,25
жесткости бетонного покрытия (табл. 2.23);
Напряжения в бетонной плите с&, возникающие от совместного
действия колесной нагрузки пр и температуры найдем как их
151
Рис. 2.22. Значения ко-
эффициентов Сх и Су
для определения темпе-
ратурных напряжений в
плитах от невозможно-
сти коробления
сумму (Jpt - cpp+tf/ при доле температур-
ного напряжения в суммарном напряже-
нии Vile-pt. Результат/я расчетов сведем
в табл. 2.24. '
с Расчет толщины бетонного покрытия.
Вычисляем расчетное сопротивление цемен-
тобетона на растяжение при изгибе;
R.H == КвК$КуК$к,
где Кв —коэффициент, учитывающий рост прочно-
сти бетона во времени (для бетона в воз-
расте конца срока службы Кв = 1,25);
Ко — коэффициент неоднородности бетона по
прочности иа растяжение при изгибе (для
средних условий при соблюдении техноло-
гического контроля однородности дорож-
ного бетона Ко —0,8);
КУ — коэффициент, учитывающий влияние уста-
лости бетона при повторном нагружении,,
определяемый в зависимости от суммарного размера движения N за срок служ-
бы бетона при К sb 10s, характеристике цикла напряжений р = 0,1 и влажности
бетона, равной 0,8 от полного водонасыщен ня бетона;
Кри — нормативная прочность дорожного
МПа.
бетона на растяжение при изгибе,.
Коэффициент усталости бетонного покрытия определяем в зави-
симости от числа циклов нагружения плиты расчетной нагрузкой,
(максимальной нагрузкой на ось автомобиля). Значения общей су-
точной приведенной интенсивности движения в первый год после-
сдачи дороги в эксплуатацию
К пр —TtKiK t,
где Ki — коэффициент перехода от осевой нагрузки произвольного автомобиля
к осевой нагрузке расчетного автомобиля (табл. 2.25);
Ni — число проходов осей автомобилей определенного веса, авт/сут.
Так как общая приведенная интенсивность движения ТУпр—
= 649,4 авт/сут, то число циклов нагружения за срок службы
qT — I
КПКПР,
я— 1
где п — число суток в году, в продолжении которых осуществляется движение
автомобилей заданного состава и интенсивности (га = 300);
q— знаменатель геометрической прогрессии, показывающий рост интенсив-
ности движения за срок службы (// —1,05);
Т — срок службы покрытия в годах (число лет до капитального ремонта).
В соответствии с нормами для бетонных покрытий Т = 30 лет;
f а б л и ц а 2.24
Л, см Ор, МПа а,, МПа л* “pf МПа °f/apt
22 1,33 2,16 3,49 0,62
24 1,16 2,26 3,42 0,66
26 1,02 2,25 3,27 0,69
152
Табл и ц а 2.25
Мод ель а в то м о б и л я Нагрузка на ось, кН *1 Иитенси 13- ЫОСТЬ ДЫПКв’ ния в первый год, эвт/сут Приведенная интенсивность движения, яит/сут
ГАЗ-53 56 0,086 . 4-80 41,3
ЗИЛ-130 69 0,178 840 149,5
МАЗ-500 100 1.0 200 200
КамАЗ-5320 с прицепом 54,7 0,061 240 14,6
ГКБ-8350 57,5 0,077 2x240 37,0
. V1A3-504 с полуприцепом 100 1,0 100 100,0
ЭдАЗ-9771 100 1,0 100 100,0
ЛАЗ-699А 79,85 0,35 20 1 7,0
Таблица 2,26
Группа грунта Наименование грунта /<ос в дорожно-климатических зонах
II ш IV V
I Пески кругпю-средне- и мел- козернистые, пылеватые, супесь легкая и крупная 1 1 г 1
и Супесь леччцщ непылеватая 0.22 0,28 0,34 0,4
ш Супесь пылеватая, суглинок, глина 0,04 0,08 0,12 0,16
— коэффициент, упитывающий число полос движения (для двухполосных
Л'н = 0,7, для дорог с разделительной полосой /(п=0,35);
А^пр — приведенная суточная интенсивность движения автомобилей разного ве-
са к расчетному, авт/сут;
10,530—1
Л' 300------— 0,35 • 649.4 = 4,53 • 10G.
1,05—1
Число циклов нагружения Л'р определим с учетом изменения сос-
чояния грунта в течение года, изменения температурного градиента
Рис. 2.24. График зависимости нап-
ряжений в цемептобетоннок плите
от ее толщины
.Рис. 2.23. График для определения
коэффициента К'
* '• 41 4
153
н распределения автомобилей по ширине полосы движения на авто-
мобильной дороге:
Кр = ККо вКтгрК др /
где Кос — коэффициент, учитывающий изменение модуля упругости грунта за
срок службы (для легкой непылеватой супеси принят равным 0,22;
табл, 2.26);
Кир — коэффициент приведения числа воздействий за счет изменения поло-
жения нагрузки по ширине проезжей части (для интенсивности дви-
жения 7400 авт/сут КПр = 0,7);
Кд^—коэффициент, учитывающий изменение температурного градиента в
течение года.
В зависимости от интенсивности движения Кпр имеет следующие
значения:
Интенсивность движения,
авт/сут до 1000 1000—2000 >2000
Кпр.................. 0,5 0,6 0,7
Расчеты, выполненные для различных природно-климатических
условий, показали, что с некоторым приближением обобщенный ко-
эффициент Кд; может быть установлен в зависимости от отношения
(Тг/сгщ и максимальной разницы температур поверхности покрытия
и основания Ли:
где K^i — коэффициент приведения, учитывающий отношение щ/о'р; при макси-
мальных амплитудах на поверхности 14—16° С (рис. 2.23);
К д/ — коэффициент, учитывающий размер расчетного градиента Ли.
Ли, град........... 11—15 15—19 19-—23
К” ........ 1,0 1,5 2,0
Для полученных при расчетах значений выше 0,6 коэффи-
циент можно принять неизменным и равным 0,002.
Таким образом, расчетное число циклов нагружения >Р=4,53Х
X Ю6 - 0,22 0,7-0,002= 1395,2.
Пользуясь уравнением кривой усталости, вычислили
Ку= 1,08 Кр-°’оез = 1,08 (.1395,2) "о,0Сз =0,68.
Расчетное сопротивление батона на растяжение при изгибе
5,0-0,68-0,8-1,25^3,4 МПа.
По данным табл. 2.24, строим график зависимости напряжения
от толщины покрытия (рис. 2.24) и устанавливаем толщину бетон-
ного покрытия й = 25 см.
Глава 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ
И МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ
Задание 3.1
Запроектировать примыкание дороги II категории
к дороге I категории
Исходные данные
Требуется запроектировать примыкание в разных уровнях под
углом 52°30/. Расчетная скорость для левоповоротных съездов
50 км/ч, для правоповоротных 80 км/ч. Поперечный профиль дороги
в аэропорт —двухполоспая проезжая часть шириной 7,5 м, краевые
полосы 0,5 м, обочины 3 м.
Решение
Выбор схемы транспортной развязки. Рассмотрим несколько ва-
риантов схемы транспортной развязки (рис. 3.1). Левоповоротная
развязка (рис. 3.1, а) обеспечивает высокую пропускную способ-
ность по всем направлениям, но требует строительства трех косых
путепроводов и занимает площадь в 2,5—3 раза большую, чем ва-
рианты, показанные на рис. 3,1, б, в. Такая схема может быть оправ-
дана лишь при очень высокой интенсивности левоповоротного дви-
жения, превышающей пропускную способность петлеобразных ле-
воповоротных съездов.
Рис. 3.1. Варианты транспортной развязки;
л — левоповоротного типа; 6t — типа отруба»
155
Рис 3,2. Схема транспортной раз-
вязки:
Цифрами обозначены номера съездов
Из примыканий типа «труба»
предпочтительнее схема, пред-
ставленная на рис. 3.1, 6, по-
скольку of/a создает более удоб-
ные условия движения для лево-
поворотного потока, имеющего
большую интенсивность движе-
ния. Ее и принимаем в качестве
расчетной.
Транспортная развязка, поми-
мо съездов должна, иметь и пере-
ходно-скоростные полосы, кото-
рые не только увеличивают про-
пускную способность, но повышают безопасность движения и
уменьшают помехи движения на автомагистрали. Полная схема
транспортной развязки представлена на рис. 3,2.
Проектирование плана транспортной развязки начинаем с опре-
деления положения осей съездов и сопрягающихся с ними полос
движения.
Проектирование петлеобразного левоповоротного съезда. Для
проектирования левоповоротных съездов транспортной развязки
принята расчетная скорость w = 50 км/ч.
Предполагается, что автомобили транспортного потока уже в
начале съезд а будут иметь скорость не выше 50 км/ч, а торможе-
ние перед съездом и разгон после съезда будет осуществляться на
переходно-скоростных полосах.
Радиус круговой кривой съезда
V2
127(ц + Д)
(3.1)
где п — коэффициент поперечной силы;
б -- уклон виража, %о;
502
127(0,15+0,04)
= 103,6 100 м.
Длина переходной кривой
(3.2)
где J— нарастание центробежного ускорения, принятое равным 0,5 м/с3.
5 О3
47' 100-0,5
= 53,2 м.
Параметр переходной кривой
А = /= У 100-53,2^73,0.
Элементы съезда рассчитываем по рис. 3,3:
(3.3),
ДС = ВС = Д ЛАС а = ЛВС Ь = 90—а = 37°30'.
156
Рис. 3.3. Схема к расчету левопово-
ротного съезда с постоянной. скоро-
стью движения
Рис. ЗА Элементы съезда, рассчи-
танного па постоянную скорость
движения
Положение точек А_ и В определяем расчетом:
R 100
OA=OB=AC+aA=R +-----------— =100+------- =268,11 м.
cos (90—а) 0,595
Характеристики переходной кривой, взятые из таблиц1:
75 = 53,3 м; р— 1,18 м; %-; = 52,91 м; ук — 4,7 м; |3 —15°16+
Определяем положение начала переходной кривой (рис. 3.4)
НПК, = О A —L/2 = 268,11 —53,3/2 = 241,46 м.
Находим пикетное положение начала переходной кривой на при-
мыкающей дороге (пикетное положение точки О иа примыкающей
дороге + 241,46 м). Конец съезда (конец переходной кривой) (см.
рис. 3.4)
КПК2 = ОВ—5/2 = 268,11 —53,3/2 = 241,46 ы.
Находим пикетное положение конца лево поворотного съезда на
автомагистрали (пикетное положение точки О на магистрали+
+ 241,46 м).
Проектированные съезда на постоянную расчетную скорость це-
лесообразно в том случае, если эта скорость отличается от факти-
ческой скорости на подходе к нему не более чем на 10%. Такие ус-
ловия встречаются на лсвоповоротньгх съездах развязки типа «кле-
верный лист» и на прямом левоповоротном съезде развязки типа
«труба» (съезд 3 на рис. 3.2).
Съезд 4 для обеспечения более удобных и безопасных условий
движения целесообразнее проектировать на переменную скорость
движения. Для этого в качестве переходной кривой необходимо ис-
пользовать тормозную кривую.
Проектирование левоповоротного съезда с применением тормоз-
ной кривой. Длину тормозной кривой рассчитывают исходя из воз-
1 Ксенодохов В. И. Таблицы для клотоидного проектирования и раз-
бивки плана и профиля автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1981, табл. 1а.
157
Рис. 3.5. Элементы тормозной
кривой
Рис. 3.6. Номограмма для определения па-
раметров тормозной кривой
можной скорости движения в начале кривой, расчетной скорости иа
круговой кривой съезда и отрицательного ускорения.
Наблюдениями установлено, что возможная скорость на входе
на тормозную кривую левоповоротного съезда для 85%-ной обеспе-
ченности составляет 80 км/ч. Для транспортной развязки типа «тру-
ба» весь поток с примыкающей дороги выходит на левоповоротный
съезд, поэтому переходно-скоростная полоса для него не требует-
ся, а расчетная скорость на входе на тормозную кривую должна
быть принята равной расчетной скорости на примыкающей дороге.
В рассматриваемом примере эта скорость равна 120 км/ч. Отрица-
тельное ускорение принимают в зависимости от начальной скорости
в интервале 0,8—1,5 м/с2. В данном расчете с учетом высокой рас-
четной скорости входа это ускорение принято равным 0,9 м/с2.
Длина тормозной кривой
26 а
тде и0 — расчетная скорость на входе, км/ч;
vK — расчетная скорость движения на съезде, км/ч;
а — отрицательное ускорение, м/с2.
(3.4)
1202—5О2
26-0,9
И 900
20 • 0,9
= 508,5 м.
Определяем параметры клотоид А[ и составляющих тормоз-
ную кривую (рис. 3.5):
/?Ст — СзЯ,
,где Cj, С2, С3 — коэффициенты, зависящие от соотношения скоростей v0 и vR
(рис. 3.6);
R—-радиус круговой кривой съезда, м;
L—длина тормозной кривой, м;
/?ст -—радиус в точке стыка двух клотоид, м.
]/100-508,5^226 м;
А1= 1,85-226 = 417,2 м; А3 = 0,5-226 = 113 м; /?ст = 6-100 = 600 м.
458
Рис. 3,7. Схема к расчету съезда с тормозной кривой
После вычислений имеем следующие исходные данные для рас-
чета тормозной кривой: параметры клотоид Л[ = 417 м, А2 = ИЗ м»
стыковой радиус клотоид 7?ст = 600 м и конечный радиус в точке при-
мыкания к круговой кривой 7?к= 100 м.
Тормозная кривая рассчитывается в прямоугольных координа-
тах, начало которых совмещается с началом кривой, а одна из осей
с прямой, примыкающей к тормозной кривой (рис. 3.7, а). Ось х
направлена по оси примыкающей дороги.
На этой стадии расчета положение главной дороги нам пока не-
известно.
Для расчета тормозной кривой используют таблицы В. И. Ксено-
дохова, Вход в таблицы через отношение
At
А = ----100,
Rt
где А — параметр клотоиды в таблице, м;
A-i — параметр расчетной клотоиды, м;
Ri~ радиус кривизны в конце расчетной клотоиды, м.
Находим из таблиц все необходимые элементы клотоиды с па-
раметром Л1 —417 м и стыковым радиусом 7?ст = 600 м:
417-100
--------- =69,5;
600
А =----L__ 100 =
Rot
48,52- 6 = 291,0; |301 = 13°54';
Xoi = 48,24-6=289,0 м; г/0( = 3,91 -6 = 23,5 м.
То же, для клотоиды с А2 = 113 м и — 600 м:
А =
Az
Rot
100 =
113-100
600
= 18,85;
Д2=3,55-6=21,3 м; р02= ГОР; х02=3,55-6=21,3 м;
!/о2=О,0209-6=0,13 м.
159'
'То же, для конца тормозной кривой с А2~ 113 и и RK = 100 м:
/V 100
А= ---— =
Ян
113-100
100
=-113;
£к = 127,8; Рои —36°35'; а-ок= 122,6 м; г/ок = 26,4 и.
Вычисляем угол е:
: е=р(м—Эо2= 13°54/—1°01М12°53'.
Определяем рЕ:
PkMoi + P™—₽о2= 13°54'+36О35'—l°01'=49°28f.
Находим общую длину составной клотоиды;
Лтк = Д1+Лк—7,2=292,0+127,8—21,3 = 398,5 м.
'Определяем координаты конца составной клотоиды:
Дк = До1 + sin 6(Той—Л'оа) +cos g(//ок—Уш) = 23,5 + 0,223 • 101,3 + 0,9748 • 26,27 =
= 23,5+22,6 + 25,6 = 71,7 м;
Лк=х<н—sin s(y0K—Уш) +cos е(Хок—Хог) =290,0—0,223-26,27+0,9748'101,3 =
= 290,0—5,8 + 987 = 382,9 м.
Находим дополнительный тангенс /н за счет введения в закруг-
ление составной клотоиды:
/к=х1(—/?i;sin (+ = 382,9—100 sin 49°28' = 382,9—100-0,76 = 332,9—76,0 =
= 306,9 м.
Вычисляем сдвижку круговой кривой радиуса съезда 7?к:
/? = +<—Я1; (1—cos ря) = 71,7—100(1—0,65) = 71,7—35,0 = 36,7 м,
’Определяем короткий и длинный тангенсы составной клотоиды:
TR = Xl,~ = 382,9— = 382,9—61.8 = 321,1 м,
tg Ри 1,17
Согласно расчетам, координаты тормозной кривой: начало кри-
вой (НК) %=0; у~0, конец кривой хг1= 382,9 м; у1;= 71,7 м.
Находим положение центра кривой съезда (см. рис. 3.7, а):
Xi=:/?sin р„= 100-0,760 = 76,0 м;
t/i = 7? cos (Зк= 100-0,65 = 65,0 м.
Координаты центра кривой 7?+
хл = х;;—Xi = 382,9—76,0 = 306,9 м;
ун = //,+ 1/1 = 71,7 + 65,0= 136,7 м.
Положение переходной кривой в конце съезда определяем по
следующей схеме. Сначала находим точку касания круговой кривой
к оси переходно-скоростной полосы автомагистрали без учета пере-
ходной кривой, затем определяем сдвижку кривой после вписывания
160
переходной кривой и вычисляем координаты точки ха, z/a (рис.
3.7, б) . Задавшись уравнением переходно-скоростной полосы, нахо-
дим на пей положение конца переходной кривой и координаты точ-
ки пересечения оси съезда и оси переходно-скоростной полосы.
Параметры переходной кривой в конце съезда:
, + 5О3
/•пи— — —-53,2 М;
47/?/ 47-100-0,5
Д пи = 1гRL^y. = 72,93^73,0 м;
£ = 53,3 м; р = 1,18 и; х1; = 52,91 м; ук = 4,7 м; р = 15°16'.
Координаты точки а (см. рис. 3.7, б):
Ха = х„~ (R + р)cos 52°30! = 306,6— (100+1,18)0,61 = 226,6 и;
= Уп -I- (/?+р) sin 52730' = 136,8+ (100+1,18) 0,79 = 198,3 м.
В системе принятых координат уравнение оси переходно-скоро-
стной полосы автомагистрали имеет вид:
x = r/lg(90—а)+С=у tg37°30+C, (3.5)
где а0 —угол пересечения автомагистрали и дороги в аэропорт, равный 52+0'.
Значение С находим, подставив в уравнение (3.5) координаты
точки а:
х = 0.7Ь7у + С; 226,6 = 0,76-198,3 + +, С = 74,4 м; х=0,767 г/+74,4. (3.6)
Величина С означает удаленность точки пересечения оси съезда
с осью переходно-скоростной полосы автомагистрали от начала
съезда. Устанавливаем пикетное положение этой точки на автома-
гистрали. Расстояние от нее до точки а определяем по уравнению
Са=я 0++(д,—74+)2= У+198,3—0 + +(226,6—74.4) = 250,0 м. (3.7)
Конец переходной кривой (КПК)
КПК=250,0—= 250,0— =223,4 м.
2 2
Проектирование съезда для левого поворота с автомагистрали.
На транспортной развязке типа «труба» оба съезда для левых по-
воротов па значительном своем протяжении расположены на одном
земляном полотне. На совмещенных участках их очертания совпа-
дают. Разница лишь в том, что съезд 3 (см. рис. 3.2) имеет радиус
кривизны па совмещенном участке несколько больший, чем съезд 4.
Это увеличение радиуса кривизны вызвано необходимостью распо<
л ожени я в поперечном профиле проезжих частей съездов и разде-
лительной полосы. Согласно рис. 3.8, радиус круговой кривой съез-
да 2 на 10,5 м больше, чем у съезда 1, и составляет 110,5 м. Округ-
ляем радиус круговой кривой до ПО м. Переходная кривая, с кото-
рой начинается съезд 2, может быть рассчитана на движение с пос-
тоянной скоростью, принимаемой для левоповоротных съездов рав-
ной 50 км/ч, так как съезду предшествует переходно-скоростная по-
6—1726
161
Ряс. 3.8. Поперечный профиль для
участков левоповоротных съездов,
совмещенных на одном земляном
полотые
лоса. Расчет ведем по форму-
лам (3.1) и (3.2):
Г1 5 О2
127(0,15 + 0,04) 100,0 L
т 5 О3
£ =---------------^53,0 м-
47-100-0,5
КТад^’5зГо=72,9 м.
Рис. 3.9. Схема к расчету прямого
левоповоротиого съезда
Переходная кривая 7<3 должна
Z?3= 110 м:
Характеристики этой пере-
ходной кривой взяты из таблиц
В. И. Ксенодохова:
р1:=15°1Г; 7'д = 35,58 м; 7Д-17,85 м;
1 = 26,53 м; хн=52,8 м; ук=4,69 м;
7’=54,08 м.
Вторая переходная кривая
(рис. 3.9) имеет те же характе-
ристики, что и кривая Ki — ту
же расчетную скорость, конеч-
ный радиус и длину. Обе кри-
вые образуют закругление из
д в у х си м м е тр и ч пых к л о т о ид.
Параметры этого закругления:
Kmiii = 100 м, Т— 54,08, угол по-
ворота а = 30о28'.
быть рассчитана с ориентацией на
5 О3
47-110-0,5
А = У 110-48,4 = 69,53 м.
Характеристики этой переходной кривой;
Д- 69,-эЗ , п
~ ЮО = 00 63,22;
Rl ПО
Д = 39,97-1,1 =44,0 м; .+ =39,81-1,1=43,8 м;
р = 0,665 • 1,1 -- 0,73 м; /+ = 2,66-1,1 =2,93 и;
|3=11°27'.
Положение касательной к круговой кривой и длину прямой
вставки определяем расчетом по схемам рис. 3.10.
Ранее были определены значения рк — угол поворота в конце
тормозной кривой, ао —угол пересечения дорог, ои —угол пересече-
162
Рис. ЗДО. Схемы расположения прямого левоповоротного съезда:
& — схема к определению углов пересечения линий; б — схема к расчету координат эле«
ментов съездов
ния касательной к окружности и оси переходно-скоростной полосы.
По схемам рис. 3.10:
си = 180— (а0+а) =97°02';
Оз — 180— (ctj +рк) :
а3 = 180—«2= 180 Ч- Ри—«о—а;
I 51;—а0— а 49 28 — 52°30z— 30°28'
ак = — Чз=90-[-1-----------= 90 +-----------------------= 16 45
2 2
2
а|1 = 90—а1== 90—180+а0—а = 90—52°30z—30°28' = 7°02'.
Координаты точки касания хв и уа:
л'н — хд+Дхв; t/в = уп+Дг/в!
Дхв = R' cos a.i= 110 cos 7°02'= 109,2 м;
Д//в=/?'й1п сц = 110 sin 7°02' = 13,5 м;
хв =306,9+109,2 =416,1 м; t/n= 136,7—13,5 = 123,2 м.
Уравнение касательной к окружности
х=/гу+С. (3.8)
Подставив значения хв и у3, найдем значение С:
/^tga4 = 0,123; С=401; х= 0,123//+401. (3.9)
Решив совместно уравнение касательной (3.9) и уравнение оси
переходно-скоростной полосы (3.6), найдем координаты точки их
пересечения:
х=0,123 //+401;
. х=0,767 д+74,4;
Xd =463,5 м; До =507,8 м.
Расстояние между точками В и D определим по рис. 3.9
1во = К (416,1—463,5)2 + (123,2-507,8)2 = V 2246,76 +147917,16 = 387,5 м.
Длина прямой вставки
48,4
/Ер = /вл—Г—~ =387,5—54,08—------ =308,8 м.
163
правоповоротных съездов вязки в осях
Пикетное положение тонки D на главной дороге
/оп=. К(xoi—л-р)2+(^1—Ув)2=У (463,5—74,4) 2+(507,8—0)2=640 м.
С учетом значения Т находим расстояние от точки пересечений
осей дорог до начала съезда
640 + ?’—640+54,08 = 694,08 м,
Проектирование 1!равоповоротных съездов. Расчет ведем по схе->
ме рис. 3.11. Радиус круговой кривой правоповоротпого съезда рас-
считываем на скорости движения 80 км/ч. На эту же скорость рас-
считываем и длину переходно-скоростной полосы [см. формулы
(3.1), (3.2), (3.3)]:
R =---------------
127(0,15+0,02)
= 296 м—300 м.
Д =------8О‘Д - 72 6 л= у 300-72,6= 147,6 м.
47-300-0,5
Характеристики переходной кривой берем из таблиц В. И. Кее-
нодохова:
Д- 147,6
-— 100= 160 = 49,2;
Ri 300
PP3 = 6°56Z; р = 0,2439-3,0 = 0,72 и; / = 24,2-3 = 72,6 м.
Углы поворота на съездах согласно рис. 3.11:
а6= 180—uo= 180—52°30'= 127°30z;
а7 = а0 («о — угол пересечения двух дорог).
Длину круговой кривой определяем через угол поворота на съеэ’
де
яТ?(ае-2р7) л300-38,47° q
------- — —-------- — =201,3 я;
180 1ПГ'
180
164
Таблица 3.1
Номер съезда (см. рис. 3.J2) Продольный уклон, % Длина полос полной ширины, м Длина отгона переходно-ско- ростной полосы, м
для разгона для торможения
/ +20 95 80
—35 150 — 80
2 +35 —- 90 80
+20 200 —I- 80
3 —20 160 — 80
4 —20 — 105 80
. я/?(а7—2[У0 я 300.113,47° __
--------------— аУЗ,9 ?
180 180
aG 127°30'
r!tG = tg—-£ = tg----—300 = 608,3 м;
а7 52°30'
Г!( 7 = tg ~ = tg —~ 300 - 147,9 м;
Л
///Со = Т^к о+ —608,3+36,3 614,6 м;
W
KKs Лы T + *= 644,6 м;
Z?
нк7 = Л: 7-Ь~ =147,9+36,3=184,2 м;
I,
Л7(7 = Т!;7-|-~~ = 184,2 м.
План транспортной развязки. План транспортной развязки пред-
ставляют в осях (рис. 3.12). На нем показывают увязку отделимых
элементов съездов и самих съездов с переходно-скоростными поло-
сами. Длину переходно-скоростных полос принимают согласно дей-
ствующим СНиП в зависимости от ожидаемого перепада скоростей
движения, продольного уклона и категории дороги.
В рассматриваемом примере продольный уклон по главной доро-
ге 20%0 (подъем от Hi кЛ4), по второстепенной дороге 35%о
(спуск от Д к Длины переходно-скоростных полос для съездов
транспортной развязки сведены в табл. 3.1.
Точками А- и В{ на рис. 3,12 показаны начало и конец съездов.
От этих же точек начинается и отсчет длины переходно-скоростных
полос.
Поперечные профили съездов. Ширину проезжей части съездов
принимают согласно действующему СНиП. Для левоноворотных
съездов рекомендуется принимать не менее 5,5 м, а для правопово-
ротных съездов — 5 м без дополнительного уширения на кривых.
Ширину о б оч пи с внутренней стороны съезда следует назначать не
менее 1,5 м, а с внешней — не менее 3 м (см. рис. 3.8).
165
Рис 3.13. Схема путепровода
Рис. 3.14. Схема обеспечения водо-
отвода
Ширина путепровода должна быть не менее всей ширины при-
мыкающей к нему проезжей пасти с учетом разделительной полосы.
Необходимо, чтобы схема путепровода обеспечивала перекрытие
всей ширины пересекаемого земляного полотна и боковых водоот-
вод и ы х уст р () ист в с запасом по 0,5 м в каждую с то р о и у г и при отсу-
тствии боковых канав--не менее 4 м от бровок земляного полотна
до устоев. Размещение, промежуточных опор на разделительной поло-
се допускается л и иль при возможности устройства ограждений, пре-
дохраняющих опору от наезда автомобилей (рис. 3.13). Габарит
проезда иод путепроводом назначаем 5 м.
Продольные профили съездов. Продольные профили проектиру-
ют согласно плану местности в горизонталях и схеме расположения
путепровода. Путепровод целесообразно располагать по направле-
нию дороги более низкой категории, поскольку он вызывает необхо-
димость строительства подходов с большими продольными уклона-
ми. В рассматриваемом примере путепровод расположен ио направ-
лению примыкающей дороги.
Радиусы выпуклых вертикальных кривых следует принимать по
расчету с учетом расчетной скорости движения на съезде вогнутых
вертикальных кривых—-не менее 3000 м.
Продольные профили съездов необходимо увязать с продольны-
ми профилями переходно-скоростных полос. Для этого принимаем
отметки п уклоны в начале съезда, равные отметкам и продольным
уклонам в конце их переходно-скоростных полос. Таким же обра-
зом поступаем п с концами съездов.
Рабочие отметки на автомагистрали, проходящей под путепро-
водом, должны быть минимальными, обеспечивающими водоотвод.
Это позволит уменьшить длину подходов к путепроводу и общий
объем земляных работ.
Обеспечение водоотвода на транспортной развязке. Поверхност-
ный водоотвод на всей площади транспортной развязки обеспечи-
вается с помощью водоотводных канав и труб, уложенных под на-
сыпью.
Сначала определяем на местности, где расположена транспорт-
ная развязка, направление стока и участков поверхности внутри
самой развязки, ограниченных насыпями съездов. Внутри этих по-
верхностей вода (за счет вертикалы-юй планировки) собирается в
166
специальные лотки, которым придается продольный уклон не менее
20%о, и по ним направляется к трубе, уложенной под насыпыосъез-
да, имеющей рабочую отметку, близкую к Нт^,
= d+h^t
где d— диаметр трубы, как правило, до 1 м;
—слой засыпки над трубой, не менее 0,5 м.
Положение этой трубы определяем по продольному профилю
съезда.
В рассматриваемом примере поверхности с необеспеченным сто-
ком находятся у съездов 7 и 4. Положение водопропускных труб
на них показано на рис. 3.14.
Стрелками показано направление стока.
Задание 3.2
Запроектировать пересечение в разных уровнях
типа «клеверный лист»
Исходные данные
Требуется запроектировать пересечение в разных уровнях на
дорогах, пересекающихся под углом 84°. Расчетная скорость движе-
ния на пересекающихся дорогах и правых поворотах 120 км/ч. На
левоповоротных съездах ол(;в — 0,5пр — 60 км/ч.
Поперечный профиль пересекающихся дорог — две самостоя-
тельные проезжие части по 7,5 м. Возвышающаяся разделительная
полоса между ними имеет ширину 5 м, в том числе две краевые по-
лосы по 0,75 м; ширина обочин, включая краевые полосы, по 3 м.
Рельеф местности задан на плане в горизонталях.
Решение
Методами, рассмотренными выше, рассчитаны следующие про-
ектные данные;
минимальный радиус кривой в плане на правоповоротных съез-
дах при устройстве виража с уклоном 20%(J 7? = 450 м, па левопово-
ротных съездах при устройстве виража с уклоном G0%0 7?=100 м;
длина отгона виража 40 м;
длина переходных кривых А —80 м;
минимальные радиусы вертикальных кривых: выпуклых 6000 м?
вогнутых на основной дороге 2500 м, вогнутых на левоиоворотных
съездах 550 м.
Для автомобилей, делающих повороты и снижающих скорость
до допускаемой, на съездах предусматриваются переходно-скорост-
ные полосы.
Длину переходно-скоростных полос принимаем 1/0 м из расчета
пути, необходимого для увеличения скорости движения автомобиля
от 60 до 120 км/ч. При этом учитываем, что на подъеме с уклоном
4 0 % о и а сф а л ьтобетоп и ы м по кр ытием дорожи ы е с он ро т и в лени я р а в-
167
ны в сумме 0,06, и исходим из развиваемого автомобилем ускоре-
ния 0,25 м/с2.
Ширину проезжей части на переходно-скоростной полосе прини-
маем, как и на основной дороге, 3,75 м, учитывая, что на ее конце-
вых участках скорость та же, что и на основной дороге. Краевую по-
лосу предусматриваем из сборных бетонных плит шириной 0,75 м
при укрепленных обочинах.
Для более четкой организации движения отделяем переходно-ско-
ростную полосу от основной проезжей части возвышающейся разде-
лительной полосой шириной 3 м, с уложенными вдоль нее краевыми
полосами по 0,75 м (ширина краевых полос входит в ширину раз-
делительной полосы).
Для разделения потоков движения можно было бы ограничить-
ся меньшей шириной полосы.
Ширина 3 м принята для размещения в ее пределах опор путе-
провода пересекающей дороги.
Поскольку обгон на съездах недопустим, покрытие па съездах
устраиваем на одну полосу движения, делая его более широким с
учетом более сложных условий движения и управления автомоби-
лем.
На правоповоротных съездах с учетом уширения проезжей части
и большей трудности вождения автопоездов и трейлерных прицепов
но одной полосе принимаем ширину проезжей части 4 м, при укреп-
ленных внешних обочинах — 3 м, допускающих вынужденную оста-
новку автомобилей в ожидании технической помощи.
На левоповоротпых съездах предусматриваем ширину проезжей
части 5 м при укрепленных внешних обочинах шириной 3 м. Для
уменьшения объема земляных работ внутренние обочины в обоих
случаях принимаем по 1,5 м, поскольку отсутствует необходимость
обеспечивать остановки автомобилей с обеих сторон поворотных
полос.
Трассирование пересечения на местности. Для разбивки пересе-
чения на местности необходимо знать точные размеры элементов
петель съездов.
Расчет начинаем с элементов левоповоротных съездов посколь-
ку они определяют размеры пересечения.
Определим элементы одной из левоповоротных петель (рис.
3.15). Для большей комфортабельности и безопасности движения по
пересечению принимаем, что движение по съезду будет происходить
с постоянной скоростью. Это и было учтено при назначении длины
переходно-скоростной полосы.
Координаты точки С определяются параметрами переходной
кривой, которые по таблицам для разбивки кривой равны: 7?С=
.= £/=10,55 м; BF=х=78,72 м; угол наклона касательной в точке
С р = 22°55.
Для определения элементов необходимо знать расстояние АВ,
начало переходной кривой, необходимое для размещения элементов
левого поворота. Оно может быть найдено из косоугольного тре-
угольника /IGO:
168
Рис. 3.15. Определение геометриче-
ских элементов петель съездов пере-
сечения в разных уровнях
Рис. 3.16. Определение геометриче-
ских элементов правых поворотов и
съездов на переходпо-сноростную
полосу
AB — AG—B.F—FG;
AG GO
sin у siri ct/2
HO y=180—a/2—(90—р)=90о+22п55'~8472 = 70°55'; GF = jtte [k
GO = OC+ C G R + ~ ,
COS p
L , у \ •
R + -" ~ sm у
V cosp /
отсюда AG= — ~;
sin a/2
( R + —Ц-) sin у
\ COS P J
AB=—- —------—л— у tg ₽= 157,41—78,72—4,46 = 74,23 m.
sin a/2
Центральный угол основной кривой левоповоротного съезда б —
^360—2у=180+сго~2р = 180+84—k^W^lSW^lS,!?0.
Длина кривой
360
2-3,14-100-218,17
360
= 380,77 м.
Полученные расстояния дают возможность определить пикетаж
характерных точек от точки пересечения осей дорог, считая по ходу
движения (см. рис. 3.15): начало переходной кривой —точка В; ко-
169
нец переходной кроной — точка С; конец основной кривой — точка
Н; примыкание к пересекающей дороге —точка К.
Аналогично могут быть вычислены элементы для второй петли
исходя из значений углов: а/ = 96°; р = 22э55'; у'~-04э55'.
Расчет соединений для правых поворотов и переходов с транзит-*
ной полосы на переходно-скоростную. Расположение соединения
для правого поворота определится из безмасштабной схемы, пока*
ванной на рис. 3.16.
Из условия размещения петли расстояние
ST = AS + AE + LT.
Удаление ЛЕ ле во по воротной петли от точки пересечения осей
полос движения А (см. рис. 3.15):
АЁ+ ДО+ОЕ=АО+Е;
АО
ГС+СТ #+RcosQ
а а -
sin sin ~~-
COS
отсюда АЕ~ -------—------+7?™ 153,42+100 = 253,42 м.
sin -
Расстояние от точки пересечения осей основных полос движения
до осей переходно-скоростных полос
—Г АР 8,63
5'А = --- ~ = -------
. а sin 42°
sin™
—12,77,
где АР — согласно принятым размерам элементов поперечного профиля доро-
ги равно 8,63 м.
Расстояние ЕТ назначаем из условия размещения правоповорот*
ных и левоповоротных съездов таким образом, чтобы откосы их зем«
ляного полотна не соприкасались и между ними оставалось запас*
ное расстояние не меньше 1 м для водоотвода. Для этого приходит*
ся задавать рабочие отметки обоих съездов. Принимаем их: для ле-
воповоротиой петли (пк 51+70) /?1==0,75; для правоповоротного
съезда (пк 188) — й2 — 1,30 м. Последующая проверка по продоль-
ному профилю показывает весьма малое расхождение между при,
пятыми и фактическими высотами насыпей.
Учитывая принятую ширину проезжих частей на съездах, полу-
чаем минимальное расстояние между осями съездов ЕТ= 14,08 м.
Отсюда искомое расстояние ST=SA+А£’+ЛТ= 12,77 + 253,42 +
+ 14,08=280,27 или округленно ST = 285 м.
Начало соединительного пути от вершины угла S
S+,
ST 285 лп„л
„-----= д83,а8 м.
cos 42°----------0,743
170
Поскольку должен быть обеспечен въезд на переходно-скорост-
ную полосу со скоростью, равной скорости движения на прямой,
принимаем радиус кривой на въезде на переходно-скоростную по-
лосу, как и для правоповоротного съезда, 450 м.
Тангенс кривой
ШО—Щ
T = R tg 4—7—>~ R tg 24° = 200,25 м,
а
пЯ48°
длина кривой К =--------=376,98 м.
180°
Переход с правой полосы движения основной проезжей части на
переходно-скоростную полосу может быть определен из рис. 3.16.
Расстояние KL определится из соотношения
KLУ LN-2 R = V4,82 900 = 66,63 м.
Центральный угол, соответствующий этой хорде,
К!.. 06 93
6 = a rcsiп —— = arsin-= 8°31 ' — 8,5 .
R 450
Длина дуги
На участке МК элементы вычисляют аналогично, по, учитывая,
что проезжая часть имеет обратный уклон и, следовательно, необ-
ходимо использовать минимальный радиус кривых, допускаемый
на пересекающихся дорогах, т. е. /? — 500 м.
Разбивка пикетажа. Пикетаж на пересечении разбиваем исходя
из заданных пикетажей обеих пересекающихся магистралей па пла-
йе в горизонталях (рис. 3.17). При определении пикетажа съездов
учитываем смещение осей в результате введения переходно-скорост'
них полос.
Точка пересечения осей земляного полотна имеет на одной из до-
рог пк 48 + 00, а на другой — пк 186 + 50.
Пикетаж на переходно-скоростных полосах и съездах разбиваем
графически по плану, ведя нумерацию пикетов в соответствии с раз-
личным направлением движения автомобилей.
Проектирование продольного профиля на основных магистралях
и съездах. Продольные профили строим по плану в горизонталях,
на котором разбиваем пересечение. Поскольку интенсивность дви-
жения по обеим пересекающимся автомагистралям одинакова, воп-
рос о том, какую из магистралей следует пропускать по путепрово-
ду, решаем только ио соображению минимума строительных работ,,
учитывая, что одна из дорог направлена перпендикулярно к гори-
зонталям, а другая — вдоль них. При существенном различии в ин-
тенсивностях движения или разных категориях дорог следовало бы
обеспечить наиболее благоприятные условия для движения по мар-
шруту с наибольшей интенсивностью.
171
I
Pirc. 3.17. Разбивка пикетажа на пересечении
На пересечении принимаем железобетонный путепровод, распо-
лагай его на магистрали е меньшим продольным уклоном (рис,
3.18). Минимальное возвышение проезжей части одной магистрали
над проезжей частью другой с учетом подмостового габарита 4,5 м
и конструктивной высоты пролетного строения 1,45 составит 5,95 м.
Дитя получения минимального объема основных работ на подходах
путепровод и подходы к нему располагаем на вертикальной кривой.
Основные затруднения, с которыми приходится столкнуться при
проектировании продольного пробили, заключаются в выборе точки
начала подъема в насыпь с таким расчетом, чтобы рабочая отметка
моста удовлетворяла требованиям габарита, и в размещении вы-
пуклой и двух вогнутых кривых заданных радиусов па подходах к
путепроводу, чтобы они нс перекрывали друг друга.
Продольный уклон па участке расположения путепровода и
большие расчетные значения радиусов выпуклой и вогнутой верти-
кальных кривых потребовали уменьшения в рассматриваемом слу-
чае уклона одного из подходов до 30%о вместо предельно допусти-
мого по заданию — 40%к
При проектировании магистрали, проходящей под путепрово-
дом, на участке пересечения рабочие отметки для уменьшения вы-
172
Рис. 3.18. Схема путепровода на пересечении
соты насыпи путепровода принимаем минимальными, допустимыми
по условиям обеспечения водоотвода.
Продольные профили автомагистралей на участке пересечений
и съездов с них приведены иа рис. 3.19. На том же рисунке имеется
безмасштабная схема участка пересечения, для которого построе-
ны продольные профили. На схеме отмечены буквами точки примы-
кания профилей друг к другу.
Продольные профили съездов должны быть взаимно увязаны.
Для этого при проектировании продольных профилей право- и лево-
поворотных съездов уклоны автомагистралей продолжены на съез-
дах, чтобы разместить на них вертикальную кривую того же радиу-
са, что и на основной магистрали. Начальная и конечная точки про-
дольного профиля съездов привязаны к отметкам продольных про-
филей пересекающихся автомагистралей.
Разработка проекта пересечения заканчивается проверкой обес-
печения видимости, решением вопроса водоотвода и озеленения.
Поскольку в проектируемом пересечении отсутствуют элементы,
проходящие в выемках, а местность открытая, нет необходимости в
устройстве срезок видимости или вырубки леса. В противном случае
потребовалось бы построить огибающие линии видимости, положе-
ние которых определяет границы работ по расчистке.
При проектировании водоотвода должен быть обеспечен вывод
воды из всех- секторов развязки с укладкой перепускных труб под
земляным полотном, устройством канав и планировкой поверхности
земли, предотвращающей застои воды. Схематическое решение ме-
роприятий по водоотводу показано на рис. 3.20. Они определяются
уклонами местности и проложением одной из дорог в насыпи.
Проект озеленения, к составлению которого обычно привлекают
специалистов по ландшафтной архитектуре, должен предусматри-
вать посадку красивых декоративных групп деревьев и кустарников
внутри петель право- и левоповоротных съездов. Площади земли,
находящиеся внутри контуров пересечения, затруднительно исполь-
зовать для каких-либо хозяйственных целей. С внешней стороны
желательно расположить окаймляющие полосы снегозащитных на-
саждений.
Методы построения границ откосов на плане в горизонталях*
При разработке рабочих чертежей пересечения, решении вопросов
водоотвода и оценке размещения пересечения па местности необ-
173
<=• to ^2 <1- о.| 2? н--^ C^i
Сд г- -rj ICj O-J <1- С<_|. *- _l
§ co 107.25 CQ 1 § co 39^11 g 1 _
Ш51 i 186f r 187' ! 1№ I 183r 1 M0F 181' ! ‘ Ш*
Рис. 3.19. Продольные профили участков пересечения
г1111111 н i- / j BSWExS v
Рис, 3.20. Схема обеспечения водоотвода на пересечении:
,? _ участок дороги в насыпи; 2 “ направление стока воды; 3 — перепускные трубы;
4 — подсыпки для предотвращения застоя воды в накопительных местах
ходимо на плане в горизонталях указать границы подошвы отко-
сов насыпей и бровок откосов, выемок, и нанести горизонтали на
откосах. Для этой цели используют метод вспомогательных мас-
штабных линеек, сущность которого заключается в следующем.
Масштабная линейка представляет собой полоску бумаги, на ко-
торой в масштабе плана отложены расстояния между горизонталя-
ми при уклоне, соответствующем принятому коэффициенту заложе-
ния откоса. На плане в горизонталях наносят границы бровок зем-
ляного полотна и дна боковых канав, а также положение оси доро-
ги, на которой разбивают пикеты. Участки между пикетами делят
ла отрезки по 10 м.
Если приложить масштабную линейку перпендикулярно к оси до-
роги на плане таким образом, чтобы с бровкой насыпи совпало де-
ление линейки, соответствующее отметке бровки, то точка пересече-
ния откоса и поверхности грунта будет расположена на том месте,
где отметки горизонталей на местности и деления на линейке будут
совпадать. Пример построения, из которого ясны и теоретические
основы метода, показан па рис. 3.21.
Для построения границ земляного полотна на плане сначала про-
водят границы бровок дорожного полотна. В выемке к ним прибав-
ляют ширину боковых канав поверху.
К концам участков дороги на плане, в пределах которых про-
дольный уклон остается постоянным, прикладывают масштабные
линейки таким образом, чтобы деления их соответствовали отмет-
кам полотна дороги в этих точках. После этого проводят серию па-
раллельных линий, соединяющих на обеих масштабных линейках
175
Рис. 3*2 L Способ нахождения границ откосов насыпи методом масштабной ли*
иейки:
й — поперечный профиль; б —план трассы
точки с одинаковыми высотами. Пересечения этик линий с горизон-
талями, имеющими равные с ними высоты, дают точки выхода от-
коса на поверхность грунта. Соединяя их плавной линией, получаем
границы откосов.
Горизонтали на откосах строят, проводя в пределах границ от-
косов ряд параллельных линий, соединяющих точки с одноименны-
ми наименованиями на масштабных- линейках.
Участки вертикальных кривых разбивают на ряд коротких уча-
стков, в пределах которых можно заменять кривую прямой линией.
На кривых участках в плане точки пересечения откосов с повер-
хностью грунта обыкновенно находят непосредственно на каждом
из намеченных поперечников, располагая масштабную линейку по
направлению радиусов. Одновременно для построения горизонталей
на криволинейных поверхностях откосов по линейке намечают от-
метки, соответствующие отдельным горизонталям. В дальнейшем
точки соединяют плавными кривыми.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА
Задание 3.3
Запроектировать переход автомобильной дороги III категории
через реку
Исходные данные
Проектирование мостовых переходов связано с большим коли-
чеством специальных расчетов. В данном примере рассмотрены наи-
176
более существенные гидрологические, гидравлические и русловые
расчеты.
Река, через которую необходимо запроектировать переход, отно-
сится к IV классу водных путей. В результате изысканий собраны
следующие материалы, необходимые для проектирования;
профиль сечения речной долины в месте перехода:
данные о непрерывных замерах наивысших годовых уровней ре-
ки за 24 года (1940—1963 гг.) у пункта 3, отстоящего на 60 км от
места перехода, и за 5 лет у места перехода (в 1963 г. водомерный
пост у пункта 3 прекратил работу). Кроме того, по опросу старожи-
лов установлен самый высокий уровень воды по обоим створам, на-
блюдавшийся в 1898 г. (ВИУ);
данные об ежедневных уровнях, одновременно фиксированных
по двум створам — у места перехода и в пункте 3, в паводок 1941 г.;
геологический разрез по створу перехода. Поверхность поймы
представлена наилком из плотного суглинка мощностью около 1—
1,2 м. Под суглинком и в русле обнаружены несвязные аллюви-
альные грунты — среднезернистый песок. Крупность грунтовых час-
тиц 1 мм. Коренные породы — плотные глинистые сланцы — обна-
ружены в русле на отметках, 123—121 м. Пласт сланцев имеет сла-
бое падение от высокого нагорного берега в сторону поймы. Ана-
лиз образцов грунта и испытания пород дали следующие результа-
ты: размывающая скорость для суглинков наилка поймы, назнача-
емая по таблице1, в соответствии с плотностью связных грунтов
равна 1,5 м/с; допустимое давление на глинистые сланцы — не более
1,2 МПа, иа средпезернистые пески-—0,2 МПа. Среднезернистые
пески допускают забивку свай;
средняя бытовая скорость в русле при высоких уровнях воды,
оказавшаяся равной около 1,5 м/с, замерена поплавками и соответ-
ствует прочности пойменного наилка;
река меандрирует.
Место перехода выбрано при изысканиях путем сравнения раз-
личных вариантов трассы по наименьшей приведенной стоимости
перехода.
Решение
Сначала выполняем гидрологический расчет, в результате кото-
рого устанавливаем расчетный уровень воды с заранее заданной
вероятностью превышения еще более высокими уровнями. Длитель-
ные наблюдения велись лишь в створе реки, удаленном на 60 км от
места перехода. В связи с этим уровень воды с расчетной вероят-
ностью превышения определяем сначала для этого створа.
Расчет только по данным о наивысших годовых уровнях (а не о
максимальных расходах) выполняем графо-аналитическим спосо-
бом с построением кривой вероятностей на клетчатке нормального
Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов. М.; Транспорт,
1980, с. 100, табл, 4.4.
177
Таблица 3.2
Г од А ’ СМ см Год <№— —0,3 Год 'Щ см 7/р, см Год —СЛ
1898 870 • 1952 735 13 700 I960 12,7 0,520
1940 718 1 855 1941 0,7 0,029 1953 695 14 675 1943 13,7 0,561
1941 855 2 845 1947 1,7 0,070 1954 640 15 670 1948 14,7 0,602
1942 610 3 822 1959 2,7 0,111 1955 720 16 640 1954 15,7 0,643
1943 67о 4 809 1963 3,7 0,152 1956 542 17 635 1945 16,7 0,684
1944 700 э 795 1946 4,7 0,193 1957 604 18 620 1951 17,7 0,725
1945 635 6 752 1961 5,7 0,234 1958 734- 19 610 1942 18,7 0,766
1946 795 7 735 1952 6,7 0,274 1959 822 20 605 1953 19,7 0,807
1947 815 8 734 1958 7,7 0,3J6 1969 700 21 604 1957 20,7 0,848
1948 670 9 720 1949 8,7 0,356 1961 752 22 598 1962 21,7 0,889
1949 720 10 720 1955 9,7 0,398 1962 598 23 595 1950 22,7 0,930
1950 585 П 718 1940 10,7 0,438 1963 809 24 542 1956 23,7 0,971
1951 620 12 700 1944 11,7 0,480
Примечания. L ВИУ имеет вероятность превышения, определенную по клетчатке
нормального распределения 4 равную 0,001 (1 : 1000).
2, Годовой максимальный уровень воды с расчетной вероятностью превышения 0,01 оп-
ределен экстраполяцией по клетчатке нормального распределения и оказался равным
Л'рас^&й см.
распределения. Такие клетчатки выпускаются типографским спосо-
бом или могут быть построены по таблицам координат, опублико-
ванным в справочниках и учебных пособиях \
Графо-аналитический расчет уровней воды. Каждый из 24 наб-
людавшихся максимальных годовых уровней воды может быть оха-
рактеризован так называемой эмпирической вероятностью превы-
шения, приблизительно устанавливаемой по одной из двух формул* 2:
Xs . № — 0,3
п 4- 1 я-*-0,4
В данном случае л~24 и формула может быть записана в виде
.№ — 0,3
из — ,
24,4
где Лт—номер любого числа ранжированного (убывающего) ряда уровней. Та-
ким образом, самому высокому из уровнен будет соответствовать
Кэ 1, следующему за мим — № 2 и т. Д.
Данные наблюдений в пункте 3 за 24 года, результаты их ранжи-
рования и вычисления эмпирической вероятности превышения каж-
дого из зафиксированных уровней приведены в табл. 3.2.
Ранжированные данные наблюдений нанесены на клетчатку нор-
мального распределения (рис. 3.22). По нанесенным точкам прове-
рял реев О. В. Проектирование мостовых переходов, с. 68, рис. 3.5;
с. 61, табл. 3.8.
2 Указания по определению расчетных гидрологических характеристик СН
435—72/Госстрой СССР. Ай: Стройиздат, формулы (6) и (12).
178
Ряс, 3,22, Клетчатка вероятности Рис, 3,23. Кривая связи уровнен:
На — уровни у пункта 3; н — уровни у
места перехода
дена плавная кривая, экстраполированная до расчетной вероятности,
превышения, равной для дорог III категории 0,01 (по СИ 200-62) 0
(превышение не чаще чем один раз в 100 лет). При этом уровень,
соответствующий расчетной вероятности превышения, оказался
равным ЯРасч = 865 см, а зафиксированный по опросу старожилов
ВИУ с отметкой 870 см оказался соответствующим вероятности пре-
вышения около 3 = 0,001, т. е. значительно более редко встречаю-
щимся, чем расчетный уровень воды.
Определенный уровень воды относится к створу в пункте 3, уда-
ленному от места перехода иа 60 км. Для его переноса непосредст-
венно к месту перехода необходимо построить кривую связи уров-
ней в двух створах реки, использовав для этого параллельные пяти-
летние наблюдения на обоих створах и отметки ВИУ, зафиксиро-
ванные по опросу старожилов (см. исходные данные задания).
Кривая связи уровней. Отметки зафиксированных уровней по
двум створам приведены в табл. 3.3. По этим данным построена
кривая связи уровней в двух створах реки (рис. 3.23). По кривой
связи интерполяцией найдено, что расчетному уровню в пункте Зс
отметкой 865 см соответствует расчетный уровень у места перехода
той же вероятности превышения, имеющий отметку 750 см.
1 Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и
городских мостов и труб. СН 200—62/Госстроп СССР. М.: Траисжелдориздат,.
1962.
Табл и и а 3.3
Год Уровгги, см Г пл Уровжт. см
У пункта 3 У места перевода У пункта 3 м У места пере хода.
1898 870 760 1961 752 635
1959 822 703 1962 598 504
1960 700 600 1963 809 698
17$
Отметки уровней отсчитываются от нуля графика водомерного
поста. Поэтому для получения абсолютной отметки расчетного уров-
ня в месте перехода необходимо прибавить 750 см к абсолютной от-
метке нуля графика водомерного поста, равной 136,32 м. При этом
абсолютная отметка расчетного уровня оказывается равной 136,32+
+ 8,50-143,82 м.
Уровень воды определяет распределение расхода воды меж-
ду руслом и поймой, устанавливаемое морфометрическим рас-
четом.
Морфометрический расчет. Расчет производится обязательно по
створу перехода, так как для определения отверстия моста необхо-
димо знать распределение расхода воды между, руслом и поймой
именно в этом поперечном сечении реки.
Расчет распределения расхода воды между руслом и поймой ве-
дем с использованием уравнения равномерного движения. Для рас-
чета пользуемся формулой, в которой отношения расходов замене-
ны отношением соответствующих расходных характеристик (так
как равные уклоны сокращаются)
Qps _________(<йС ]/~7Г) рб_
Q (юС УЛ)рб+(<йС]<й)11
Коэффициент Шези C = mh1/6.
Рис. 3.24. Элементы поперечного сечения потока;
1 — суглинок; Р —сланцы; 3 — среднезернистый песок
180
Таблица 3.4
с)
В 1 о ей Й 5
S И £ Сводка расчетов
5^ сц О £ 6 г-: К 5! ** w ж к S о
s; К Е 6 S СЬ Й О хо ч й
эусло
0 I 2 3 4 40 70 30 60 90 20 50 80 05 50 / 143,82 139,40 137,49 135,35 1,37,38 137,38 136,92 136,92 137,68 138,60 139,46 139,26 0 1 4,42 6,33 8,47 6,44 6,44 6,90 6,90 6,14 5,22 4,36 4,56 2,21 5,38 7,40 7,46 6,44 6,67 6,90 6,52 5,68 4,79 4,46 30 30 30 30 30 30 30 30 25 45 50 66,3 161,4 222,0 223,8 193,2 200,1 207,0 195,6 142,0 216,0 223,0 Врб = 400—40=360 м; «рг, = 2050 м2; йрб =5, / м; (C]7i)pf5 = (m/j2/3)P6 = 30 • 5,72/3=96 м/с; SP6= 109 500 м3/с
360 2050,4
.^2050
Пойма
4 5 6 6 7 8 9 10 И 50 50 60 10 60 10 60 60 20 45 139,26 139,62 140,29 140,24 140,35 140,41 140,31 139,65 139,08 140,01 139,65 140,18 141,68 143,82 4,56 4,20 3,53 3,58 3,41 3,41 3,51 4,17 4,14 3,81 4,17 3,64 2,14 0 4,38 3,86 3,55 3,50 3,41 3,46 3,84 4,16 3,98 3,99 3,90 2,89 1,07 50 100 50 60 50 50 50 50 40 60 60 25 55 219,0 386,0 177,5 210,0 170,5 173,0 192,0 208,0 159,2 239,4 234 ,0 72,2 58,8 = 1100—400=700 м; с)п=2500 м2; /ы о =3,57 м; (СДг)иП=20-3,572/3 = =49,8 м/с; 6’п,5 = 67 000 м3/с
700 2499,6
;^2500
„Коэффициент т назначаем ио таблицам Ч для русла 30, для
поймы, заросшей на 20%, /ц = 20. Для вычисления площадей ы и
средних глубин h подсчитываем геометрические элементы попереч-
ного сечения потока в русле п на пойме при расчетном уровне
(рис. 3.24).
Расчеты ведем в табличной форме (табл. 3.4). На основании
подсчетов геометрических элементов поперечного сечения потока
1 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с. 70, табл, 3.9.
181
определяем относительный русловой бытовой расход, пользуясь прге-*
веденной выше формулой
Q.,6 2050-30-5,72/3
Д! =----------------—2---------------- = 0,62.
Q 2050 30 • 5,72/3+2500 • 20 3,572/3
Таким образом, в бытовом состоянии русло пропускает 62% рас-
хода, а пойма —38%. Используя эту характеристику водного пото-
ка, рассчитываем отверстие моста.
Для решения вопроса о применимости уширения (срезки бере-
гов) русла устанавливаем частоту затопления поймы. Средняя аб-
солютная отметка поймы равна примерно 140 м. Следовательно,,
уровни воды, затапливающие пойму, имеют отметку над нулем гра-
фика (136,32 м) не менее
140—136,32 = 3,68 я — 368 см.
Так как все уровни наблюдавшихся паводков выше чем 368 см,,
устанавливаем, что пойма затапливается практически ежегодно. В
этих условиях уширение русла иод мостом целесообразно.
Расчет отверстия моста. Длина моста зависит от допустимых,
деформаций дна реки, оцениваемых коэффициентом углубления
(размыва) русла под мостом, Коэффициент размыва Р — это отно-
шение наибольшей глубины русла после размыва к наибольшей бы-
товой его глубине. Он характеризует деформации самой глубокой
части подмостового поперечного сопения реки.
/(липу моста определяют ио наибольшей возможной величине
размыва, называемой «пижним пределом». Больше этой глубины
размыва быть не может. Нижний предел размыва рассчитывают по
уравнению «предельного баланса наносов».
На равнинных реках не строят мосты короче, чем ширина русла.
Этой длине моста соответствует наибольший размыв; т. е .наиболь-
ший коэффициент размыва Лпах-
С другой стороны, не имеет смысла делать мост длинее того, под
которым нет углубления русла и все деформации русла заключают-
ся в искусственном его уширении до размеров отверстия моста, Та-
кое наибольшее отверстие моста при наименьшем возможном коэф-
фициенте размыва Р1Пы = 1 и уширении русла (которое в данных
условиях допустимо в связи с частым затоплением поймы) определя-
ется формулой, выведенной из уравнения предельного баланса на-
носов 1
При Врб = 360 м, относительном стеснении потока опорами
= 0,04 и Qpc/Q = 0,62 (см. выше) Lmax=710 м.
Наименьшая длина моста равнаТтах=ВР(5^360 м, а коэффици-
ент размыва при этой длине моста, соответствующий предельному
'Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с, 111—114.
182
балансу наносов (т. е. нижнему пределу размыва)
{ G W I
В соответствии с известными значениями % и Qpo/Q получаем
1,5й,
Любому принятому промежуточному значению коэффициента
размыва Р в пределах от 1 до Pmas= 1,58 соответствует длина моста
Lmux 710
рЗ/2 рЗ/2 *
Разным длинам моста и, следовательно, разным значениям коэф’
фициента размыва соответствуют и различные иаинизшне отметки
размытого дна, определяющие глубину заложения и способ устрой-
ства фундаментов опор моста. Рассчитанные глубины могут возни-
кать у любой из опор моста, так как вертикаль наибольшей глубин
ны русла меандрирующей реки перемещается в пределах всего от-
верстия моста.
При вычислении отметок размытого дна следует учитывать не
только коэффициент размыва, но и возможную погрешность расче-
та, а также глубину местного воронкообразного размыва, развиваю-
щегося у опоры. Поэтому для определения отметки размытого дна
следует пользоваться формулой
V разм = 77расп— [ДЙтах (1+ ДР/Р) + Йв] ,
где /Л1;1Сч= 143,82 — отметка расчетного уровня воды;
Лщах. —8,47 (см, табл, 3.4)—наибольшая глубина в русле под мостом
до размыва;
Р — принятый коэффициент размыва, соответствующий выбранному
отверстию моста;
й3 —глубина воронки местного размыва;
ДР/Р — относительная погрешность определения коэффициента размыва.
В данном случае следует принимать АР/Р = 0,15 (погрешность
15%), так как определение глубин размыва базируется на морфо-
метрическом расчете распределения расхода воды между руслом и
поймой (выполняемом с некоторой погрешностью), а не на данных
гидрометрических измерений скоростей течения,
Глубину воронки местного размыва рассчитываем по формуле
И. А, Ярославцева
Для обычных очертаний мостовых опор в плане можно принять1
средний коэффициент формы /г=1. Для песков можно пренебречь
величиной ЗОн^О. Скорость течения воды в русле после общего раз-
мыва мало отличается от русловой бытовой и оказалась равной
црм=1Д м/с (см. ниже). Ширина опор при пролетах 60—80 м, соот-
1 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с, 106, табл. 4.5.
183
Таблица 3.5
Характе- ристики моста и размыва Коэффициенты размыва, Р
^nvn 1 1,1 1,2 1,3 1,4 115 ^..ax”1’58
L L ma х-710 615 540 480 428 385 п — 360
V разм 132,87 131,92 130,92 129,96 128,97 128,02 1'27,24
V вол 131,57 137,62 129,62 128,66 127,67 126,72 125,94
Лф 6,93 7,88 8,88 9,84 10,83 11,78 12,56
примерно равна
ветствующая коэффициенту стеснения Л.=0,04,
Ьоп = 2,Ь м. Тогда
Задавая различные коэффициенты размыва, вычисляем соответ-
ствующие им длины мостов и отметки размытого дна у о.пор, при-
ведя предварительно выражение отметки размытого дна (с учетом
значении /\Р)Р, Лпшх, Д, //расч) к виду VPtT.!M= 142,62—9,/5Р.
Результаты расчета сводим в график на рис. 3,25 н табл. 3.5
По техническим условиям проектирования мостов глубина зало-
жения подошвы массивного фундамента опоры моста, считая от ли-
нии общего размыва, должна быть не менее чем глубина воронки
местного размыва, или 2,5 м. Так
hj3= 1,2 м<2,5 м, то необходимые
Vn(W ниже на 2,5—1,2= 1,3
приведены глубины наименьшего
Lmin-360H ,
§
1^2
НО
138
136
р 130
128
120
12^
122
УМВ 138,50
ДН0135,35
f?
-3,2
-
^ZTTTTZTZ
Рис. 3.25. Связь между размывом и
длиной моста:
/ _ линия общего размыва; 2 — линия
полного размыва с учетом погрешности
расчета
как в рассматриваемом случае
отметки подошвы фундаментов
м. В последней строке табл. 3.5
необходимого погружения подо-
швы фундаментов от горизон-
та межени, при котором опо-
ры строятся. Величина оп-
ределяет, очевидно, необходи-
мую глубину котлована (УМВ
138,50) для фундаментов опор
на естественном основании.
Так как размыв не достига-
ет глубины залегания сланцев,
считаем, что геологического
□граничения размыва нет.
Анализируя данные табл.
3.5, устанавливаем:
и р актин ески иск л юна ется
постройка фундаментов опор
в открытых котлованах, так
как даже при £тах=710 м
глубина котлована оказывает-
ся «7 м, что затрудняет во-
доотлив, а фундамент должен
располагаться на песке с допу-
184
скаемым давлением всего 0,2 МПа, что потребует большой пло-
щади опирания;
основания типа высокого ростверка на забивных сваях могут
быть применены при любом отверстии моста. При этом наибольшая
возможная глубина заделки свай от паинизшей точки дна (132,87)
до сланцев (122,00) равна около 10,8 м для моста длиной 710 м.
Наименьшая, равная разрешаемой заделка свай 4 м соответствует
мосту длиной 400 м (отметка размытого дна 127,24). Однако сво-
бодная длина свай в воде весьма велика и колеблется от 4,6 до
10,3 м, что вызывает значительные трудности при конструировании
таких высоких ростверков;
опускные колодцы или сваи-оболочки с погружением до сланцев,
по-видимому, являются в данном случае наиболее приемлемым ре-
шением, так как погружение колодцев и оболочек в среднезернистых
песках не вызывает каких-либо осложнений.
Этот анализ позволяет установить, что паи лучшим типом осно-
ваннй будут колодцы-оболочки, погружаемые на глубины, соответ-
ствующие отметкам 121,0—123,0 м при любом отверстии моста. В
связи с постоянством глубины заложения фундаментов опор моста
напвыгоднейшим оказывается наименьшее возможное отверстие
моста Бт1п=360 м. При этом колодцы-оболочки будут заделаны в
грунт больше, чем требуется па 2,0—2,5 м, а число опор и длина
про.11 ст н ых строен и й будут м и и им а ль ны ми.
Наименьшее отверстие моста почти точно соответствует и тре-
бованиям СИ 200-62 о предельном допускаемом размыве. Этими тех-
ническими условиями устанавливается требование, чтобы прираще-
ние площади подмостового сечения для мостов через судоходные
реки lie превышало 35% от общей площади сечения после размыва
л срезки. В данном случае при Р = 1,58 приращение площади сече-
ния составит (Р—1) горб, а вся площадь сечения после размыва под
мостом, перекрывающим только русло реки, равна Pcopg. Следова-
тельно, приращение площади
Р— 1 1,58-1
-------100 —36,5%,
что мало отличается от 35% и значительно меньше 50%, разрешае-
мых для мостов через несудоходные реки.
Скорость после размыва под мостом при длине моста, равной
ширине русла,
1,05
{1_Х)1/4 ^L5° 0]99 м/с,
т. с. возрастает по сравнению с русловой бытовой всего на 7%.
В табл. 3.5 были приведены результаты расчета по уравнению
предельного баланса наносов, т. е. даны нижние пределы, к кото-
рым стремятся размывы с течением времени. Большего общего раз-
мыва быть не может. Фактический размыв под мостом будет не-
много меньше. Оценить запасы по глубине размыва, определенной по
нижнему пределу, можно, вычислив так называемый гипотетичес-
185
Рис. 3.26. График уровнен на водо-
мерном посту в половодье расчетно-
го года
кий (предполагаемый) предел
размыва \ которому соответст-
вует коэффициент размыва
В этой формуле П — полно-
та паводка, характеризующая-
ся отношением средней глуби-
ны затопления пойм за время
паводка к наибольшей при
наивысшем уровне воды
(П—h^ Лп). В данном слу-
чае ширина русла под мос-
том отличается от бытовой
только в связи со стеснением
потока опорами моста Вг,м = Врб(1—%), т. е. (ВР5: 5рм)2/3 =
= (1—Х)~^3= (1—0,04)“2/3= 1 : 0,97=1,03; Qp6:Q = 0,62 (см. морфо-
метрический расчет). При отметке поймы 140,25 наибольшая глу-
бина воды па пойме при расчетном уровне высоких вод 143,82
равна 3,57 м (см. табл. 3.4), а средняя глубина затопления поймы
за время паводка, определяемая по водомерному графику на рис.
3.26, составляет приблизительно 70% от наибольшей, т. е. 2,5 м?
чему соответствует /7 = 2,50 : 3,57 = 0,7. Тогда ’
А.= [(1,68/9—1)0,7'/=+1] 1,03= 1,48< 1,58.
Такому уменьшению ожидаемого коэффициента размыва по
сравнению с наибольшим возможным отвечает вероятный запас в
глубине размыва, равный (1,58—1,48) 8,47—0,85 м.
Во многих случаях срезка берегов русла (т. с. его искусственное
уширение) оказывается бесполезной в связи с редкой затопляе-
мостью пойм. В таких условиях срезки заиливаются, в результате
чего в год прохода расчетного паводка размывы могут превысить
проектные. Поэтому при редком затоплении пойм срезку (уширение
подмостового русла) не устраивают и необходимая длина моста
оказывается больше.
Для выяснения разницы в последовательности и технике расчета
рассмотрим расчет отверстия моста без уширения подмостового
русла. Исходной величиной расчета будет являться допустимая
глубина под мостом после размыва.
Очевидно, что при опирании свай-оболочек или опускных колод-
цев па глинистые сланцы по нужна длина моста больше ширины
русла. Поэтому рассмотрим расчет отверстия моста без уширения
русла для случая устройства опор'па обычных забивных сваях раз-
1 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с. 98.
186
личной длины. Допускаемая глубина после общего размыва для
свай различной длины может быть найдена по формуле 1
где йи — длина стандартных свай;
Ди, = 143,82—138,50 = 5,32 м — амплитуда колебания уровня воды от
УМВ до УВВ;
йзад = 4 м — минимальная допустимая заделка свай в грунт;
/гв — 1.2 м — воронка местного размыва;
ЛР/Р = 0,15 — возможная погрешность расчета размыва.
Следовательно’, при Zimax=8,47 м
Пользуясь этой зависимостью, вычисляем допустимые коэффи-
циенты размыва для свай разной (стандартной) длины:
£св, М
Р .
10 11 12 13 14 15
1,03 1,13 1,25 1,34 1,44 1,54
Очевидно, что длину свай меньше 10 м нельзя применять, так
как это потребовало бы перекрытия мостом всего разлива реки.
Сваи длиннее 15 м требуется погружать в глинистые сланцы. Очень
часто длина применяемых свай ограничивается мощностью налич-
ного сваебойного оборудования или трудностью их транспортиров-
ки. Практически, забивные сваи длиннее 15 м не применяют.
Рассмотрим далее один расчет для свай длиной /СГ1=]2 м, чему
соответствует допустимый коэффициент размыва Р=1,25. Анало-
гично могут быть выполнены расчеты и для других заданных длин
свай.
Известно, что коэффициент размыва для неуширенпого русла
выражается формулой, выводимой из уравнения предельного балан-
са наносов,
Qpm 1
Qi.// (1-А)2^ ’
откуда допустимая степень увеличения расхода воды в русле при
стеснении реки мостовым переходом
рр = —----- (1—л.)Р9'/й = 0,9Сг / 1,25*^ 0,98 1,29^1,275.
По допустимой степени увеличения расхода в русле может быть
найдена необходимая ширина пойменного участка отверстия моста
Вп, а затем длина моста, равная £=Врбй-Вш принимая, что |3ж |3Р:
— — I — — —
£ \ И Q
•Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов. 1980. с. 109.
187
В нашем примере: 1 : = 1 :1,275 = 0,785; Qpq : Q = 0,62; (?Пойы =
=Q—Qp6= (1—0,62) Q=0,38Q. Тогда
Г 0,62
Вп = 700 0,785—0,215 —т
= 320 м,
। где ^поГшы^—700 м (см. тйбл. 3,4).
Необходимая длина моста 1 = 360 + 320 = 680 м.
На пойменном участке отверстия моста бытовая скорость тече-
1! ния опб=(С|//?.)11б1/7б = 46,8-0,0157=0,73 м/с. После постройки
/ моста скорость возрастает до рг+б^ 1,275 • 0,73 = 0,93 м/с, что пока-
зывает на сохранение пойменного наилка под мостом, так как он
j начинает размываться только при адоп=1,5 м/с (см. задание),
j Скорость в русле до размыва ₽пРб= 1,275 • 1,5= 1,91 м/с. После
окончания размыва
Р’А 1,03
=1'50TS =1'86 м/с'
т, е. скорость после размыва в русле мало превышает русловую бы-
товую (всего на 4%).
В итоге расчета можно констатировать, что невозможность уши-
рения русла привела к резкому увеличению длины моста (от 360 до
680 м), несмотря на уменьшение глубины в русле всего па (1,58—
1,275) 8,47 = 2,58 м. Это объясняется сохранением весьма малой глу-
бины на поймешюм участке отверстия моста (3,57 м). В связи с
тем, что река мсандрирует, погружение свай под все опоры моста
должно быть одинаковым, равным наибольшему необходимому, оп-
ределенному расчетом, приведенным выше.
Определение расчетного судоходного уровня. Расчетный судо-
ходный уровень определяем на основе данных непрерывных наблю-
дений на водомерных постах, ближайших к мостовому переходу. Не-
обходимая длительность наблюдений — не менее 15 лет. В данном
случае имеются замеры уровней воды за 24 года.
В соответствии с нормами проектирования (НСП 103-52) за
расчетный судоходный уровень, обозначаемый РСУ, принимается
уровень несколько более низкий, чем максимальный годовой, эмпи-
рическая вероятность превышения которого соответствует классу
водного пути, пересекаемого дорогой. Понижение уровня определя-
ется допустимой продолжительностью стояния тех уровней воды,,
которые выше РСУ.
Расположив наблюдаемые уровни воды в убывающем порядке
(см. табл. 3.2), определяем порядковый номер максимального годо-
вого уровня, вероятность которого соответствует классу водного пу-
ти:
v а («•+О
. 100
где п =24 — продолжительность непрерывных наблюдений в годах;
а = 5%—вероятность превышения расчетного паводка для водных путей
IV класса (табл. 3.6).
188
Таблица 3.6
Класс водных путей а k Класс водных путей а 4
I 2 5 V 5 3
II 3 6 VI 4 2
ш 4 б VII 4 2
IV 5 О
Следовательно,
5(24+1)
№ = —------- = 1,25^1.
100
Первый наивысший уровень из ранжированного ряда наблюдав-
шихся паводков соответствует 1941 г. и имеет отметку 855 см над
нулем графика водомерного поста, а при переносе до кривой связи
(см. рис. 3.23) на створ мостового перехода —740 см. Абсолютная
отметка пика этого паводка в створе перехода 143,72 м.
Допустимая продолжительность стояния уровней воды выше
РСУ (см. табл. 3.6) ,
100
где А = —разрешаемый процент потери навигационного времени для вод-
ных путей IV класса;
т=230 дней — продолжительность навигации на данной реке по отчетным
данным за 1941 год.
~ 5 • 230
Таким ооразом, t = --------=12 сут.
100
Построив график ежедневных уровней на водомерном посту в
половодье расчетного года (см. рис. 3.26), определяем РСУ, т. е,
понижение уровня воды по отношению к пику паводка, соответст-
вующее продолжительности /=12 сут. Это понижение АЯ оказы-
вается равным 181 см. Следовательно, отметка РСУ 143,72—>
—1,81 = 141,91 м.
Определение высоты моста. Подмостовой габарит для водных
путей IV класса имеет высоту 7 м (см. НСП 103-52). Этот габарит
отсчитывается от РСУ. Поэтому отметка низа пролетных строений
моста должна быть не менее 141,91 + 7= 148,91 м. Пролеты моста
через реку IV класса должны быть не менее 80—60 м. Принимая
для таких пролетов конструктивную высоту ферм с ездой поверху
'—'4,6 м, получаем отметку проезда по мосту:
Ям= 148,91+ 4,6= 153,5.
';i Езду поверху выбираем в связи с необходимостью выхода доро-
ги на высокий берег.
Расчет подпора. Для назначения отметки насыпи на пойме дол-
жен быть подсчитан подпор перед мостом Ай и у насыпи на гра-
189
яйце разлива. Подпор перед мостом1
Вп—L
(3|B-3)+(I-Z),
где Во = 1060 м — ширина разлива реки;
L = 360 и — отверстие моста;
0 = 1 —количество пойм;
j3 = Q/QPu ~ 1 :0,62 = 1,61—степень стеснения потока;
А=0,000245 — бытовой уклон;
(1+Z) =1,185 — величина, учитывающая влияние струенаправляющих
дамб на подпор.
Расчет по приведенной формуле дает точное значение подпора
при небольших стеснениях водотока мостовым переходом. При зна-
•чительных стеснениях (р>1,4) необходимо вводить две поправки
&п П /?р.
Первая поправка, равная ku= 1—0,14 ]z р—1,4, вводится к вели-
чине подпора. Вторая поправка /гр=0,25(2—-Р)1 2+ 0,75, учитываю-
щая снижение подпора в связи с размывом под мостом, вводится
ж величине [X. В нашем случае:
/гГ1= ]_0,14 / 1,61—1Д = 0,97;
/ер = 0,25 (2 — 1,58)2 + 0,75 = 0,79.
Тогда подпор перед мостом
1060—360
ДЛ =-------- 0,97(3-0,79 1,612~3) -0,000245(1+0,185) = 0,31 м.
2*1
Необходимый для назначения отметки верха пойменной насы-
пи подпор в створе мостового перехода, у границы разлива
A/?rr = A/t + (Bfl—L)Iv.
По данным настоящего примера получаем ААц=0,31 +700X
Х0,000245=0,48 м.
Проектирование насыпи. Бровка насыпи должна возвышаться
над подпертым уровнем воды нс менее чем на толщину дорожной
одежды (принимается йд. о=0,5 м) или на высоту волны с набе-
гом. t
Наибольшая высота волны не может составлять более 0,2 м от
средней глубины воды на пойме Т
Следовательно, йВол^0,2/?п=0,2 • 3,57=0,71 м.
Высота набега волны
, 4,3+^ол 4,3-0,9-0,71
Ли я б— — —'1.37 м,
2
S
тде 4,3 — числовой коэффициент;
А- = 0,9 — коэффициент гладкости покрытия откоса;
й„о;т =0,71 —-высота волны;
тк — 2 —пологость откоса насыпи.
1 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с. 130.
2 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с, 133.
390
Таким образом, необходимая минимальная отметка насыпи ока-
зывается равной 143,82 + 0,48+1,37= 145,67~ 145,70 м.
Зная, что отметка высокой насыпи у моста равна отметке про-
езда по мосту 153,50, получаем разность отметок при спуске с мо-
ста на низкую насыпь z= 153,50—145,70 = 7,8 м.
Для дорог III категории вертикальные выпуклые кривые, обес-
печивающие видимость, можно вписывать радиусом 7?=^ 10 000 м.
В этом случае экономический уклон спуска с моста, приводящий к
наименьшему объему земляных работ, !Эк—У" 7,80/10 000=0,028,.
что меньше максимального уклона для дорог III категории, равно-
го 0,03.
,г „ о 0,028 „
1ангснс вертикальной кривой Т=ЮООО-—— =140 м. Следо-
вателы-ю, точку перелома продольного профиля необходимо отне-
сти от конца моста на 140+ 10= 150 м. Длина спуска 2Т = 2-140 =
= 280 м.
Пикетаж характерных точек проектной липни таков: начало мо-
ста пк 0 + 40; конец моста пк 4 + 0; начало выпуклой вертикальной
кривой на спуске моста пк 4+10; середина вертикальной кривой
пк 5 + 50; конец выпуклой вертикальной кривой пк 6 + 90; середина
вогнутой вертикальной кривой пк 8 + 30. Если вогнутую вертикаль-
ную кривую вписать радиусом 3000 м, то тангенс этой вертпкаль-
0,028
нои кривой т=зооо —-— —42 м и пикетаж конца вогнутой верти-
кальной кривой (точки перехода к горизонтальной низкой насыпи:
с отмоткой 145,50) будет пк 8 + 72, а пикетаж конечной точки низ-
кой насыпи у границы разлива —пк 11+45. Продольный профиль
перехода реки показан на рис. 3.27.
Расчет размеров струенаправляющей дамбы. Криволинейная
струснаправляющая дамба должна иметь длину, зависящую от раз-
мера отверстия моста (£ = 360 м) и коэффициента стеснения по-
тока ([3=1,61), Длина верховой дамбы3 при этих характеристиках
мостового перехода +=0,36-360=130 м.
Относительная длина дамбы 7——=о.185. Радиус
Biy -L 700
кривизны «в голове» дамбы ДтШ = /в ; 3=43^45 м. Длина низо-
вой дамбы составляет половину от верховой, т. е. 65 м. Координа-
ты «головы» дамбы, считая за начало координат конус моста, к
которому примыкает струенаправляющая дамба (рис. 3.28, а),
Хшах —2,32 Дт;ц= 105 М И 1 ДЗДпНп^^ 65 м.
Очертание дамбы строим по парным координатам (начало ко-
ординат расположено в точке примыкания насыпи к устою моста),
приведенным в табл. 3.7. Табличные данные необходимо умножить
на 7?Injn=45 м.
Скорость потока, обтекающего струепаправлягощую дамбу.,
близка к русловой бытовой скорости, т. с. ора=1,5 м/с. В соответ-
ствии с этой скоростью назначаем укрепление откосов рсгуляцпои-
1 Андреев О. В. Проектирование мостовых переходов, с. 160.
191;
Рис. 3.27. Продольный профиль перехода реки
ных сооружений (рис. 3.28, б). Для укрепления речного откоса
струен апр являющей дамбы может быть принята одиночная мосто-
вая пли бетонные плиты небольшого размера, изготовление кото-
рых возможно заводским способом, а укладка их поддается меха-
низации.
Мощение или плитки следует укладывать на гравийную или ще-
беночную подготовку. Полевой откос дамбы можно укрепить дер-
Рис. 3.28. Элементы и конструкция струенаправляющих дамб:
а ^очертание в плане; б—поперечные профили;
/“рисберма; 2 — тюфяк
192
Т а б л гг ц а 3.7
№ А' /? У д 7? м Л' 7? У Z 7?
I 2,321 1,435 0 12 0,805 0,087 2,2
2 2,300 1,237 0,2 13 0,610 0,050 2,4
3 2,243 1,036 0,4 14 0,410 0,023 2,6
4 2,151 0,870 0,6 15 0,210 0,006 2,8
С» 2,027 0,710 0,8 16 0 0 3,01
6 1,886 0,570 1,0 17 -0,192 0,005 3,2
7 1 732 0,453 1,2 18 -0,393 0,020 3,4
8 1,556 0,348 1,4 19 —0,592 0,041 3,6
9 1,375 0,254 1,6 20 -0,791 0,062 3,8
10 1,186 0,193 1,8 21 -0,990 0,082 4,0
11 1,000 0,134 2,0 22 — 1,189 0,103 4,2
ном с закреплением его на откосе спицами из свежесрубленных
ветвей ивы для лучшего закрепления на грунте. Подтопляемые от-
косы дамбы следует делать не круче чем 1 : 2.
Особое внимание следует уделить укреплению подошвы реч-
ного откоса дамбы и головы дамбы. Для защиты подошвы откоса
дамбы от подмыва следует устроить вдоль откоса рисберму (за-
пас камня) шириной 2 м и глубиной не менее 1 м. Крутизну от-
косов в голове дамбы следует уменьшить и довести до 1:3. Укреп-
ление откосов головы дамбы, встречающее набег и удар воды, сле-
дует назначать не по скорости обтекания; обычно его делают на
одну категорию более мощным, чем для речного откоса дамбы.
Следовательно, можно либо применить двойное мощение, либо
уложить бетонные плиты большего размера. В обоих случаях
укрепление укладывается на слой щебня или гравия. Подошва от-
коса головы дамбы подмывается особенно сильно. Примерная глу-
бина местного размыва у головы струенаправляющей дамбы опре-
деляется формулой И. А. Ярославцева
Для защиты откоса головы дамбы от подмыва применяют тюфя-
ки (сочлененные бетонные или железобетонные плиты). Длина тю-
фяка (считая от иодошвы откоса) определяется по формуле
1,8 Лв= 1,8-1,7^3,1 м.
исходя из условия, что тюфяк будет опускаться в размыв по мере
его развития и займет конечное положение с крутизной не более
1 : 1,5. Тюфяк должен быть заанкерен в теле дамбы.
7—1726
Глава 4
ПОСТРОЕНИЕ ОБЩЕГО ВИДА УЧАСТКА ДОРОГИ
Задание 4.1
Построить перспективную проекцию участка дороги
по ппану и продольному профилю
Исходные данные
Протяженность участка дороги, для которого требуется постро-
ить перспективное изображение, 2 км. Имеются план и продольный
профиль дороги.
Решение
Перспективу дороги строим графически, используя способы ли-
нейной перспективы на вертикальную плоскость.
Для построения перспективного изображения какой-либо линии
наносят ее проекцию на плоскость изображения (картинную пло-
скость), пользуясь проекциями предмета на вертикальную и гори-
зонтальную плоскости. Техника построения перспективного изобра-
жения сводится к следующему. Проводя из проекций точки зрения
на вертикальную и горизонтальную плоскости лучи, соединяющие
их с характерными точками на проекциях, находим точки пересе-
чения этих лучей с проекциями картинной плоскости ОХ и ОУ. Та-
ким образом, получаем проекции характерных точек перспективно-
го изображения на оси картинной плоскости. Восстанавливая из
этих точек перпендикуляры, получаем в точках пересечения одно-
именных перпендикуляров характерные точки изображения.
Построение перспективы начинаем с построения шкал осей ко-
ординат для картины перспективного изображения. При этом не-
обходимо учитывать, что используемые для построения проекций
оси дороги план трассы и продольный профиль построены в раз-
личных масштабах.
Если построение выполнять в одинаковых масштабах для обеих
осей координат, то план трассы и особенно продольный профиль
изобразятся в виде вытянутых, слабо извилистых линий, и прово-
димые к отдельным их точкам лучи из проекций точки зрения соль-
ются в одну линию. Поэтому план и продольный прбфиль дороги
вычерчивают в еще более искаженных масштабах, которые потом
194
приводят к постоянному масштабу. Этим обеспечивается большая
точность построения перспективы (рис. 4.1), так как засечки при
нахождении положения точек на перспективном изображении про-
водятся под большими углами, различающимися на несколько гра-
дусов.
На основе опыта построения перспективных изображений доро-
ги принимаем масштабы:
Расстояний в плане и профиле..........................I : 10 000
Высот в продольном профиле............................1 : 500
Ширины элементов дороги в плане..........................1:2 000
Конечные результаты построения приводим графически к одно-
му масштабу, за который наиболее удобно принять 1 : 100.
Плоскость, на которую проектируется изображение (картинная
плоскость), принимаем на расстоянии 200 м от глаза наблюдате-
ля, так как предметы, расположенные ближе, выходят на пер-
спективе искаженными.
Чтобы привести масштаб 1:500 к 1:100, удаляем плоскость,
на которую проектируем лучи, на расстояние, в 5 раз большее от
наблюдателя, чем картинную плоскость. Поскольку картинная плос-
кость удалена от глаза наблюдателя на 200 м, то проектировать
лучи необходимо на плоскость, отстоящую от точки схода лучей
на 1000 м. Аналогично для плана, чтобы привести масштаб 1 : 2000
к масштабу 1 : 100, проектируем лучи на плоскость, удаленную от
глаза наблюдателя на 4000 м.
Устанавливая положение глаза наблюдателя на вычерченных
в искаженном масштабе плане и профиле дороги, соединяем полу-
Щ масштаб
20: а
Истинное
поношение картинной
плоскости
Горизонтальный ПШОО-
вертикальный
[? ? 2 3 5 b ' °
Уг№1
г
13 20"
Масштаб
1
s
13
5
;2Ш)0 ’ 2
. 4
-
16
5013м
20
у г нм
o' - ЗЗМО'
17
78
13
Рис. 4.1, Вспомогательные построения для перспективного изображения дороги:
а —’ продольный профиль; б —план трассы в искаженном масштабе; & — план трассы в не-
искаженном масштабе
7*
195
ченную точку последовательно со всеми пикетами на плайе и про-
филе, делая засечки на проекциях картинной плоскости.
Для построения точек осн дороги иа горизонтальной оси черте-
жа, на котором строится изображение дороги, откладываем шка-
лу с засечками плана, а по вертикальной оси —шкалу с засечками
профиля. Пересечения перпендикуляров восстанавливаемых из точ-
ки с засечками, с одноименными лучами зрения дают точки, распо-
ложенные на перспективном изображении оси дороги. Соединяя
полученные точки главной линией, получаем перспективу оси до-
роги. Для получения общего вида дороги от построенной оси в
каждой характерной точке должны быть отложены построенные р
масштабах изображения ширины элементов поперечного профиля
дороги — проезжей части, разделительной полосы, краевых полос,
обочин и т. п.
Эти отрезки откладываем параллельно горизонтальной осн
чертежа, используя вспомогательный график, который строим ис-
ходя из следующих соображений *.
Из условия подобия изображений на картинной плоскости и ис-
тинного размера предмета между ними должно быть выдержано
соотношение
han
х
(4.1)
где I—размер предмета иа чертеже, см;
h—размер предмета в натуре, см;
х — расстояние до предмета, м;
а — расстояние до картинной плоскости, м;
и — масштаб чертежа.
При а — 200 и п = 1/100 1 = 2!г/х.
1 Симонин С. И., Котов Ю. В. Наглядные изображения при проек-
тировании автомобильных дорог. М., Транспорт, 1983. 159 с.
196
При этих условиях автомобильная дорога с земляным полот-
ном шириной 11 м представится на чертеже в начале своего изоб-
ражения на расстоянии 100 м от глаза наблюдателя шириной
22 см.
Построив вспомогательный график размеров изображения по-
луширин проезжей части и земляного полотна по приведенной вы-
ше формуле, строим перспективное изображение дороги, отклады-
вая в обе стороны от оси дороги полуширины проезжей части и
земляного полотна. Соединив границы дороги и проезжей части
плавными линиями, получаем перспективу дороги (рис. 4.2).
Построение перспективы элементов рельефа и придорожной си-
туации может быть выполнено методом, рассмотренным в зада-
нии 4.3.
Задание 4.2
Построить изображение в перспективе участка
подъездной дороги и оценить плавность трассы
Исходные данные
Участок, для которого проверяем плавность трассы, имеет про-
тяженность 1080 м (с пк 404-20 по пк 51).
Решение
Выбираем точку зрения, соответствующую положению глаз во-
дителя грузового автомобиля, находящегося на пк 404-20, что со-
ответствует возвышению над поверхностью дороги 1,5 м и расстоя-
нию до оси проезжей части 1,5 м.
Для построения перспективного изображения используем метод
координат. Координаты характерных точек изображения будем вы-
числять по формуле (4.1). Поскольку водитель смотрит при дви-
жении на поверхность дороги впереди автомобиля, направление
луча его зрения принимаем наклонным, параллельным среднему
уклону спуска на рассматриваемом участке дороги с пк 40 + 20 по
пк 48 + 30.
При уровне глаз водителя на пк 40 + 20, равном 158,09+1,50=
— 159,59 м, на пк 48 + 30 соответственно равном 147, 68 м, средний
уклон составляет
159,59—147,68 11 ,91
--::-------------------- — — 0,015.
4830—4020-----810
Отметки луча зрения вычисляем по формуле
у~ 159,59—0,015 х,
где л—расстояние рассматриваемой точки от пк 40+20.
Учитывая характер нанесения проектной липни, расчеты ведем
применительно не к пикетному делению, а к имеющимся на профи-
197
Таблица 4.1
№ точки Пикет Плюс Расстоя- ние, м Отметка профиля, м Превы- шение ли- нии взгляда, м Отметка линии взгляда, м Расстоя- ние про- ектной линии от линии взгляда, м
0 40,0 20 0 158,09 0 159,59 — 1,50
1 41,0 — 80 156,98 -1,20 158,40 -1,42
2 41,0 86 166 156,21 —2,49 157,10 -0,89
3 43,0 50 330 153,32 -4,80 154,79 —1,47
4 44,8 80 460 150,92 —6,90 152,69 —1,77
5 45,0 80 560 149,12 —8,40 151,19 —2,07
6 46,0 30 610 148,28 —9,15 150,44 —2,16
7 47,0 » Ч 680 147,33 —10,20 149,39 —2,06
8 47,0 70 750 146,60 -11,25 148,34 -1,74
9 48,0 30 810 146,18 -12,15 147,44 -1,26
10 49,0 40 920 145,88 -13,80 145,79 +0,09
11 51,0 — 1080 146,52 —16,20 143,39 +3,13
ле переломным точкам. Исключение делаем лишь для пк 43 в
связи с получающимся большим расстоянием между смежными
точками.
В табл. 4.1 приведены отметки характерных точек продольного
профиля, отметки линии взгляда н расстояния от нее до проектной
линии.
Координаты осн дороги в плаке для построения перспективы
определяем от направления оси дороги на первых пикетах участка.
Элементы переходной кривой, имеющей параметры L= 120 м
(Хкон—119,96 н УКои=2,40), и круговой кривой (7? = 1000 м и а=
— 55°) принимаем по таблицам для разбивки. Расчеты сводим в
табл. 4.2.
Табл и ц а 4.2
Да точки Пикет Плюс Рассгояниет м Расстояние от личин взгляда, м
точек пере- ходной кри- во II от оси дороги круговой кри- вой от конца переходной кривой jfi-пши взгля- да от осп дороги
0 40 20 — — 1 >5 -1,5
1 41 —-ч- -1,5 -1,5
2 41 86 — 1,5 — 1 ,а
3 43 50 — — 1,5 -1,5
4 44 80 -1,5 -1,5
5 45 80 — 1,5 -1,5
6 46 30 0 -1,5 -1,5
7 47 0,30 -1,5 -1,20
8 47 70 2,40 0 -1,5 +0,90
9 48 30 2,40 1,60 -1,5 +2,50
10 49 40 2,40 24,10 -1,5 +25,00
11 51 1 2,40 53,96 -1Д +54,86
198
Рис. 4.3. Перспектива участка дороги
Координаты оси дороги иа изображении определяем для каж-
дой характерной точки по формуле I— han- (см. задание 4.1).
X
Принимая расстояние до картинной плоскости tz=2OO м и мас-
штаб чертежа п= 1/100, получаем, например, для пк 45ф-80
(расстояние точки зрения 560 м) поправочный коэффициент
ап
т — —
200
--------0,36,
100-560
Расчеты координат изображений сводим в табл. 4.3.
Таблица 4.3
№ точки Пикет Плюс Расстояние) м Расстояние от линии взгляда Поправочный коэффици- ент Координаты оси на изображении) см Расстояние на чертеже от оси дорог, см
Ширина Высота Ширина Высота i I до кромки проезжей части до бровки зе- мляного ио- лоты а 1
0 40 20 0 — 1,5 — 1,5 -
1 41 — 80 — 1,95 — 1,42 2,5 -3,75 -3,53 8,75 13,75
2 41 86 166 -1,5 —0,89 1,21 — 1,82 -1,08 4,24 6,65
3 43 50 330 — 1,5 - 1,47 0,60 —0,90 —0,88 2,10 3,30
4 44 80 460 -1,5 -1,77 0,44 -0,66 —0,78 1,54 2,42
-) 45 80 560 -1,5 -2,07 0,36 —0,54 —0,75 1,26 1,98
6 46 30 610 — 1,50 -2,16 0,33 —0,50 -0,71 1,15 1,82
7 47 —► 680 — 1,20 —2,06 0,29 —0,35 -0,60 1,02 1,60
8 47 70 750 +0,90 -1,74 0,27 +0,24 —0,47 0,95 1,49
9 48 30 810 +2,50 -1,26 0,25 +0,63 -0,32 0,88 1,38
10 49 40 920 +25,0 +0,09 0,20 +5,00 +0,02 0,70 1,10
II 51 — 1080 +54,86 +3,13 0,17 +9,33 +0,53 0,60 0,94
199
Рис. 4.4. Способы исправления перспективного изображения
Положение кромок проезжей части и бровок земляного полот-
на дороги определяем, откладывая в обе стороны от найденной оси
дороги полуширину проезжей части (3,5 м) и земляного полотна
(5,5 м), умноженную на соответствующие поправочные коэффици-
енты.
Общий вид участка дороги, построенного по найденным коор*
динатам, показан на рис. 4.3.
Анализируя полученное изображение, видим, что оно нс впол-
не удовлетворяет требованиям зрительной плавности. Между точ-
ками 2 и 7 заметна просадка поверхности дороги, а на участке
между точками 4 и 8 — резкие изломы оси дороги.
Для придания оси дороги плавности исправляем се положение
па глаз, используя для этого специальную схему в искаженном
в 4 раза вертикальном масштабе (рис. 4.4), что позволяет более
четко выявить имеющиеся переломы осп. Исправленное положение
перспективного изображения показано на рисунке пунктиром. Сле-
дует учитывать, что оно может соответствовать ряду изменений
положения оси на местности. При изменении плавности оси доро-
ги на изображении путем исправления продольного профиля (рис,
4.4, п) соответствующие точки на первоначальном и улучшенном
изображении расположены на одной вертикали, поскольку абсцис-
са изображения не меняется. При исправлении путем смещения до-
роги в плайе соответствующие точки обоих изображений располо-
жены на одной горизонтали, так как их вертикальные координаты
не меняются (рис. 4.4, б). Возможно также большое количество
вариантов исправления путем смещения положения оси дороги в
пространстве одновременно и по вертикали, и по горизонтали
(рис. 4.4, в).
Лучший способ исправления может быть установлен только раз-
работкой и сопоставлением ряда вариантов. Не следует рекомендо-
вать исправления со смещением оси дороги и по вертикали, и по
горизонтали, поскольку возможны случаи нарушения плавности
трассы в плане и профиле при сохранении плавности перспектив-
ного изображения.
В рассматриваемом примере трасса дороги в плане может быть
оценена как удовлетворительная. Поэтому пространственное рас-
200
Т а б л и и а 4.4
№ точки Координаты оси на изображении Попра- вочный коэффи- циент Расстояние от линии взгляда, м Разница, м Исправ- ленная отметкаt м
первона- чальные ис (трав- ле л гше первона- чальное исправ- ленное
2 -1,08 -1,01 1,21 -0,89 -0,83 0,06 156,27
3 —0,88 —0,95 0,60 -1,47 -1,58 0,11 153,1-3
4 -0,78 —0,65 0,44 — 1,77 — 1,48 0,29 151,21
5 -0,75 -0,62 0,36 —2,07 -1,72 0,35 149,47
6 -0,71 -0,(50 0,33 -2,16 — 1,82 0,34 148,62
7 —0,60 —0,56 0,29 —2,06 -1,93 0,13 147,46
—0,47 -0,41 0,27 -1,74 — 1,52 0,22 146,82
9 -0,32 —0,32 0,25 -1,26 -1,26 0,00 146,18
положение оси дороги исправляем только путем изменения положе-
ния проектной линии — увеличения на отдельных участках проект-
ных отметок (см. рис. 4.3, а).
Определяем графически по чертежу в искаженном масштабе
вертикальные координаты исправленной оси дороги па изображении
и, используя ранее найденное значение поправочных коэффициен-
тов, вычисляем новые отметки оси дороги.
Расчеты проводим в табличной форме (табл. 4.4).
Найденные исправленные отметки оси дороги могут иметь по-
грешности, вызванные графическим определением координат по
перспективному изображению. Отметки должны быть выправлены
по продольному профилю с использованием шаблонов и таблиц
вертикальных кривых или графически по чертежу в большем мас-
штабе. В рассматриваемом примере такое исправление ненужно.
Задание 4.3
Построить общий вид многопролетного арочного моста
через овраг
Исходные данные
План участка дороги на пересечении оврага и план местности
в горизонталях (рис. 4.5),
Решение
Из точки, соответствующей положению глаза наблюдателя, про-
водим лучи к характерным точкам рельефа, отмеченным цифрами
на плане в горизонталях. Засечки этих линий на горизонтальной
проекции картинной плоскости дают горизонтальную шкалу для
построения перспективы.
Высотное положение этих точек рассчитываем по их превыше-
ниям над уровнем глаза наблюдателя. Расстояния от наблюдате-
ля до характерных точек определяем путем сноса этих точек на осе-
вую линию чертежа. Ближайшие точки, чтобы не было искажения
перспективы, сносим по радиусу, а дальнейшие для упрощения ра-
боты— по перпендикуляру. Превышение изображения каждой из
этих точек над горизонтальной осью перспективного изображения
рассчитываем по измеренным расстояниям, вычисляя превышения.
Соединяя нанесенные на перспективу характерные точки линия-
ми (рис. 4.6), получаем схематическое контурное изображение эле-
ментов рельефа. Для построения перспективы моста взяты точки
в замках сводов, на уровне земли посередине устоев и в двух ме-
стах по верху моста. Элементы ситуации, в частности раститель-
ность, могут быть дорисованы по данным, обычно имеющимся на
плане в горизонталях.
Глава 5
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ СЕТЕЙ
И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
Задание 5.1
Запроектировать дорожную сеть совхоза «Борец»
Исходные данные
Совхоз имеет шесть производственных отделений, которые пред-
ставляют собой населенные пункты, расположенные примерно в
центрах тяжести закрепленных за ними земельных угодий. В них
размещены сельскохозяйственная техника, складские помещения.
Центральной усадьбой совхоза «Ворец» является населенный пункт
Карповка *, в котором располагается также животноводческий
комплекс. Расположение корреспондирующих пунктов и среднего-
довая суточная интенсивность движения между ними установлены
с учетом роста перевозок на ближайшие 10 лет по отделениям сов-
хоза (рис. 5.1). В объемах перевозок между отделениями учтены
сельскохозяйственные грузы, а также грузы, необходимые для
удовлетворения потребностей населения, и небольшие по размеру
транзитные грузы.
Решение
Вопросам выбора оптимального варианта начертания дорожной
сети посвящены научные труды ряда ученых.
Проф. Я. В, Хомяк разработал методику определения оптималь-
ного варианта начертания дорожной сети с большим количеством
взаимосвязанных между собой пунктов грузообразования с при-
менением линейного программирования. По составленным им алго-
ритмам эта задача с высокой точностью решается на электронно-
вычислительных машинах. Доц. МАДИ Г. А. Полякова предложи-
ла метод направленного отбора вариантов дорожной сети между
корреспондирующимися пунктами с применением вычислительной
техники.
1 В последующем для упрощения написания на чертежах и в формулах наи-
менования населенных пунктов обозначены их начальными буквами (К—Кар-
повка, Л — Лескове, С — Степановка и т. п.).
Степановна
Л Гдрьеёо
врхшвка
Шу вино
Лескова
Волкова в 5 Ю)^
Рис. 5.1. Схема транспортных связен между
производственными отделениями совхоза
«Борец»
Pirc. 5.2. Схемы в определении
узловых точек сети дорог:
2 — в треугольнике связен Лескове?—
Степанович— Карповка; б — в преде-
лах угла, образованного направления-
ми дорог JlecKQBO — Шу б и но и Леско-
ве—узловая точка Oj
В технической литературе освещены и другие разработки и ме-
тодики, учитывающие нс только экономические показатели, по и
влияние социологических факторов на развитие и начертание до-
рожной сети. Однако современные технические средства не исклю-
чают необходимости использования в ряде случаев известных ин-
женерных методов трассирования дорог непосредственно па карте
местности. Наиболее распространенные из них рассмотрены в этой
главе.
Проектирование дорожной сети совхоза «Борец» выполнимо с
помощью метода проф, И. А. Романенко J, в основу которого поло-
жен критерий продолжительности сообщений Го> учитывающий про-
тяжение проектируемых дорог, скорость и интенсивность автомо-
бильного движения. Для установления количественного значения
критерия Го вначале выявляют положение оптимальной точки О,
являющейся узлом сети дорог в пределах построенного треуголь-
ника транспортных связей, сторонами которого служат воздушные
линии, соединяющие соответствующие начальные и конечные пунк-
ты следования грузов. *
Так, положение точки в плоскости треугольника транспорт-
ных связей 1\ЛС (рис. 5.2, а) должно удовлетворять следующему
условию, — затраты рабочего времени на транспортирование грузов
по направлениям дорог СОЬ ЛО\ и 7<Oi должны быть минималь-
ными.
Таким образом, если затраты времени на перевозку грузов ав-
томобильным транспортом на 1 км пути по ответвлениям СОЬ ЛО\
и КО\ выразить соответственно через t2) t3, то их оптимальное
значение
Т — б -Ьб-Ьб,
1 Романенко И. А. Технико-экономическое обоснование размещения се-
г автомобильных дорог. И.: Ав то трансизд ат, 1961.
204
где ^2,
S
\
t3 — отношения среднегодовой суточной интенсивности движения JV по
дороге в обоих направлениях к средней расчетной скорости дви-
жения и0 по ней. Измеряется в автомобиле-часах в сутки на 1 км;
Л^СО I МЛО1
; z2- —
f О СО I
олсл
h=-
NkO1 /- п
— (о.1>
Уоко I
Пользуясь эмпирической формулой проф. И. А. Романенко
(5.2)
преобразуем формулу (5.1) применительно к треугольнику СЛКр.
v0=5 №'291,
jVC Л + jVck
£г =
_~П9 м 0,706,
5(ЛГсл+ЛГОк)0-294 ’ С01 ’
Af С л 4“ лк
б^сл + Л^лк)0’234
- ^0,2Л^7о°°;
(5.3)
JI к
5(.VC;I +ЛМ0-294
М,2Лф™.
Местоположение точки Oj можно найти расчетом или графиче-
ски. Аналитические значения а, Р, т определяют по формулам по-
ловинных углов:
Д'
2
(р—б) (р~б)
Р(Р— h)
t _L -= i Л(р-б).(р^з)
2 V р(р-^
Y . | Л (р—А)(р—б)
2 V
(5.4)
где р — полупериметр; (Л-М’2"Мз)/2.
Проектирование дорожной сети сводится к последовательному
рассмотрению треугольников и углов, образуемых направлениями
транспортных связей, и установлению местоположения точек раз-
ветвления, при которых работа по перевозкам будет минимальной.
Исходными данными для этой работы является эпюра интенсивно-
сти движения.
Вначале из множества вариантов выбирают наиболее характер-
ный треугольник транспортных связей между тремя взаимосвязан-
ными пунктами. В этом треугольнике по формулам (5.1) и (5.3) на-
ходят местоположение .точки узла разветвления, которую затем
соединяют лучами с соответствующими вершинами. Полученные
отрезки принимают первоначально за оптимальное направление до-
рожной сети в пределах рассматриваемого треугольника транс-
портных связей.
205
Последовательное соединение друг с другом оптимальных то-
чек О дает положение магистрального пути, к которому з^Тем из
грузообразующих точек, расположенных в стороне, проектируют
подъездные пути. /
Проделав такие исследования для всех пунктов, представлен-
ных на карте района, получают сеть воздушных линий, подлежа-
щих корректировке исходя из гидрогеологических условий, релье-
фа, ситуации и требований к элементам дорог в плане ц профиле.
Искомые точки О могут располагаться внутри треугольника или
в отдельных случаях совпадать с одной из его вершин.
Для построения оптимальной дорожной сети при заданных
транспортных связях (см. рис. 5.1) целесообразнее за опорное
принять направление Лескове—Карповка с наибольшей интенсив-
ностью движения автомобилей в пределах конечных пунктов: Лес-
кове — 1938 и Карповка — 1087 авт/сут.
Расположение узла разветвления Oj в треугольнике транспорт-
ных связей КЛС. Первоначально рассмотрим треугольник транс-
портных связей Карповка, Лескове, Степаново (7<ЛС). Внутри это-
го треугольника условно намечаем произвольную точку О)} прини-
мая ее за вершину узла разветвления (см. рис. 5.2, а).
Интенсивность движения по намечаемым отрезкам дорог:
АД,л~697; No,с—426 и NO1K=645 авт/сут.
Угол между направлениями дорог <7701 и OjC равен р + у; меж-
ду ЛО{ и О [К — а + у, между СОХ и ОХК—а + р. Значения а, '3 и у
определяем по формулам (5.3) и (5.4).
Затраты времени иа перевозку всех грузов на 1 км:
по направлению ЛОд
= О,2-697070е=-2О,32;
по направлению COf
tC01 ==0,2-426°т«=14,36;
по направлению КОр
tKOt =0,2-645°т®= 19,14.
Отсюда ‘
20.323-14,36+19,14
р= •!’-------- =26,91;
2
а » / (26,91—20,32) (26,91—14,36)
tg-- I/ —------------------------ =0,6288.
2 Г 26,91(26,91 — 19,14)
Аналогично определим углы, характеризующие положение точ-
ки угла разветвления: а=64°; р“43°; у=73°.
Углы разветвления больше, чем соответствующие углы тре-
угольника транспортных связей:
ZJ(OiC=a+p=107“>zlOC=35°;
Z. Л OiK == ОН--у = 137° > Ж ЛСК=72°;
ЖЛСЗС—Р+у = 116°>ЖЛКС=73°.
206
Рис. 5.3. Положение найденных узловых точек на схеме транспортных связей
Поэтому точка Oi расположится внутри треугольника, а отрез-
ки О1Л, О[К, OiC, связывающие узел разветвления Oi с пунктами
грузообразования Д', Л и С, определят направление и протяжение
оптимальной сети дорог, обеспечивающей минимальную продолжи-
тельность перевозок.
Положение точки Oi на плане определим, построив на прозрач-
ной бумаге (кальке) вокруг точки Oi три угла разветвления сс+
+₽—107°, а + у—137° и р + у—116°, лучи которых обозначают на-
правления на вершины заданного треугольника КЛС, и, смещая
кальку до совпадения этих направлений с пунктами транспортных
связей К, Л и С на чертеже (рис. 5.3, а).
Измеряя по масштабу отрезки KOt, ЛОг и СО}, определим дли-
ну дорожной сети, при которой затраты времени на перевозки име-
ют наименьшее значение Т$.
При любом ином положении точки О\ эти затраты окажутся
больше То.
Расположение узла разветвления О3 в углу транспортных свя-
зей ШЛ0{. Из эпюры интенсивности движения (см. рис. 5.1) сле-
дует, что отделение Шубине совхоза «Борец» взаимосвязано с же-
лезнодорожной станцией Лесково и центральной усадьбой Карпов-
207
ка. Интенсивность движения по разным направлениям составляет
Мил=357 и Л/шк=83 авт/сут. /
Для выбора оптимального направления транспортирования гру-
зов между пунктами Шубине и станцией железной дороги, рас-
смотрим угол ILIJlOi между направлениями ШЛ и О[Л, интенсив-
ность движения по которым соответственно ^^=357 и Лы1Л~697
авт/сут (рис. 5.2, б). /
Определим положение узла разветвления О2 в углу ШЛО^ об-
разованном направлением двух транспортных связей Ш-Л и Л Of.
В = а г ссо s ———--------
Л' j п а /
Интенсивность движения по направлениям ШО2 и О^О2. Мш.,=
— 357 и jV0]0;,=697 авт/сут, а по дороге ЛО2Мло2= 1054 авт/сут.
Отсюда
/ 357 \0,'294 / 597 у\2?4
а *= a rccosl ——~~ и В — arccos | ---—4
к 1054 ] к 1054 /
Выполнив вычисления, получим: «=43°, р=27°, у=И0°.
Так как угол ЛО2Ш=$-\-у = 137° оказался меньше угла
ЛОУШ~ 171°, то вершины углов разветвления О2 и О] совпадают.
Как правило, подобное явление наблюдается при малом
угле между направлениями грузопотоков, выходящих из одной
точки.
Грузы между пунктами Шубине — Лескове будут транспорти-
роваться по дорогам ШО2 и далее по О2Л. Интенсивность движе-
ния по этим направлениям 7УШО;^357 и М„л —1054 авт/сут
(рис. 5.3, б).
Расположение узла разветвления (93 в углу транспортных свя-
зей ПЛО2. Положение узла О3 разветвления грузопотоков по
участкам дорог ПО^ ЛОЪ и 0<203 определяем по результатам рас-
четов. Находим t
/ 1054 V’-M / 293 \o.2D4
a=arccos -------- и 8 —arccos ------------
\ 1347 / \ 1347 /
откуда значения углов: а—21°; р = 50°; у~ 109° и их суммы:
а4р —71°; а + у=130°; (3 + у= 159°.
Поскольку суммы соответствующих сочетаний углов, образуе-
мых подъездными путями О2О3 иО^П с дорогой ЛО3> больше соот-
ветствующих углов рассматриваемого угла транспортных связей,
то точка Оз располагается в треугольнике транспортных связей
ПЛО2, не совпадая ни с одной из его вершин (рис. 5.3, в). Интен-
сивность движения на сети дорог Лг0.0з= 1054; у¥п0з—293 и Л'ОзД —
= 1347 авт/сут,
г
208
1
Расположение узла разветвления О4 в треугольнике транспорт-
ных связей ЛГО-А. Между населенными пунктами Гурьево и Леско-
ве средняя суточная интенсивность движения составляет
273 авт/сут.
Графическое построение показало, что точка (К (рис. 5.3, г)
располагается в пределах угла треугольника транспортных связей
ГЛО3 между направлениями ГЛ и ЛО3. Значение углов: а=4°;
0=19°. Интенсивность движения но направлениям дорог Mod =
=273; NOiO3 = 1347 и А^л = 1620 авт/сут.
Расположение узла разветвления О5 транспортных связей
АЛСЦ. Местоположение узла разветвления 0$ в углу АЛОц между
направлениями транспортных связей по существующей дороге АЛ
(7Уал = 318 авт/сут) и по вновь намеченной О4Л (Л'о4л =
= 1620 авт/сут) находим аналогично предшествующим расчетам
по значениям углов а, [3, у, определяющих положение искомой
точки О4 при известной интенсивности движения: -а=54°; 0 = 18° п
у = 108°.
Графическое построение и измерения сопоставляемых углов поз-
воляют убедиться, что Ой не совпадает ни с одной из вершин и рас-
положится внутри треугольника транспортных связей АЛО± (рис.
5.3, 5).
Расположение узла разветвления О6 в углу транспортных свя-
зей 7(АО5. Угол транспортных связей КАО§ между направлениями
проектируемой дороги АО5 и существующей А/( найдем по значе-
ниям углов а = 46°; 0 = 26° и у=72°.
Сумма углов а и 0, определяющая направление дорожной сети,
равна значению угла между направлениями КА и ДОй, поэтому
узел разветвления Об должен совпадать с углом транспортных свя-
зей КАО§. Это подтверждает и графическое построение. Узел
практически совпадает с вершиной угла О5, а направление АОС1 с
направлением АО5 (рис. 5.3, е).
Интенсивность движения по проектируемым участкам дорог
АСо.^458, Уао5о4=- 1760, Мююа= И87, .¥0;i0 = 1194, Уодс-
= 785 авт/сут.
Расположение узла разветвления О7 в углу транспортных связей
КГСК. Узел разветвления О7 определяем по значениям углов при-
мыкания подъездных путей О4О? и КО7 к магистральной дороге
О7Г: а=44°; 0=26° и у= 110°.
Угол О4О7Л" 0.4-0 = 70° будет меньше соответствующего угла
О4ГА/=76с>03/. Поэтому вершина узла разветвления (рис. 5.3, ж)
О7 совпадает с вершиной угла пункта грузообразования Г. На-
правлениями для транспортирования грузов будут служить ранее
намеченные подъездные пути ГО6О4, участок магистральной дороги
О4О3О2 и далее подъездной путь ОоК-
Интенсивность движения на этих участках соответственно уве-
личится па 124 авт/сут. В связи с малыми грузопотоками между
пунктами Гурьево и Карповка связь в сухое время года может осу-
ществляться по неулучшенным грунтовым полевым дорогам, более
коротким, чем маршрут ГСКО3(КК<
Расположение узла разветвления О& в углу транспортных связей
КПО3. Грузопоток между Полково и Карповкой возможен непо-
средственно по направлению К — П или по углу транспортных свя-
зей Л77О3. Первый вариант имеет преимущество — минимум за-
трат по перемещению грузов между рассматриваемыми пунктами.
Однако для этого потребуется построить подъездной путь ПК про-
тяжением 11,2 км и расходовать ежегодно средства на его содер-
жание.
При использовании направления КО2О3П увеличивается объем
работы по перевозкам, но исключается необходимость строительст-
ва дополнительного подъездного пути.
Стоимость строительства и эксплуатации подъездного пути
Полково — Карповка за срок службы дороги V категории с гравий-
ным покрытием (20 лет) 280 + 18 = 298 тыс. руб. Стоимость перевоз-
ки 2296 т грузов в год в оба направления по участку П—К за тот
же срок составит 29 тыс. руб. Таким образом, суммарные расходы
будут равны 327 тыс. руб. В то же время общие затраты на пере-
возку тех же грузов между рассматриваемыми пунктами по участ-
кам дорог КО2О3П протяжением 23,6 км нс превысят 50,6 тыс. руб.,
т. е. почти в 6,5 раза дешевле.
Поэтому местоположение точки О8 в углу транспортных связей
КПО3 определим с учетом обеспечения минимальной продолжи-
тельности сообщения.
Угол КПО3 образован направлениями запроектированного подъ-
ездного пути ПО3 и существующей грунтовой дороги ПК (см. рис.
5.3, в). Интенсивность движения по ним +ПОз=293 и 'Л/Пк=
= 95 авт/сут.
Если Оз представляет собой вершину угла разветвления, то она
должна находиться в рассматриваемом углу транспортных связей.
Ее положение определяют значения углов а=23° и |3 = 49°, состав-
ляющих по расчетным данным величину угла О3ОцК- Однако, по-
скольку угол КПО3=ИЗ°, т. е. более 87°, точка О8 (рис. 5.3, з)
совместится с вершиной тупого угла 77, а направление транспорт-
ной связи совпадет с подъездной дорогой ПО3. Интенсивность дви-
жения по разным участкам дорог Л/ПОз=388, ^0^=1413 и УОзн=
= 1004 авт/сут. ,
Расположение узла разветвления Oq в треугольнике транспорт-
ных связей Ш02К- Если узел разветвления О9 располагается в
треугольнике IIIOgKi, ограниченном направлениями проектируемых
участков дорог ШО2, О2К и существующей грунтовой дорогой ШК,
то интенсивность движения по вновь проектируемой сети /Vo2o3=
= 1361, /VO9in=440 и Л7о.)К= Ю87 авт/сут.
Определим по формуле (5.4) значения углов сс=58°, р = 27° и
у = 95°, найдем графическим способом расположение точки О9. Она
не совпадает ни с одной из вершин треугольника, поскольку сумма
полученных значений углов больше соответствующего угла рас-
сматриваемого треугольника Ш02К'.
Л-ШОК<=85°>^ШО2К^йЗ°; Л.ШО^2 = \22о>ЛШКО2 = ^\ Z.O2O9K= 153°>
—48э.
210
Рис. 5.4. Схема к определению положения узловой точки О3
ё)
А В 5 Wm
Установленное положение узла разветвления Од вносит некото-
рое изменение конфигурации спроектированной дорожной сети
(рис, 5.4, а).
Разработанная сеть дорог совхоза «Борец» имеет наиболее оп-
тимальную конфигурацию, так как спроектирована из условия ми-
нимума затрат времени на перевозку грузов между корреспонди-
рующими грузообразующими пунктами. Некоторое увеличение рас-
стояния перевозки грузов между взаимосвязанными пунктами при-
водит в отдельных случаях (например, Карповка — Гурьево, Пол-
ково — Карповка) к увеличению грузовой работы. Однако это не
вызывает дополнительной затраты времени на перевозку грузов, по-
скольку с ростом интенсивности движения повышается категория
дороги, а соответственно и скорость автомобилей. За счет это-
го продолжительность пребывания грузов в пути в итоге сокра-
щается.
Разработанная схема, удовлетворяя требованиям минимума за-
трат времени на перевозку грузов, имеет недостаток, выражающий-
ся в необходимости постройки двух параллельных дорог АО$ и
ГО^ расположенных близко друг от друга.
За счет незначительного увеличения объема грузовых перево-
зок можно сократить общее протяжение сети с 77,9 до 72,5 км
(рис. 5.4, б). Для этого направление грузопотоков из пункта Г сле-
дует рассматривать применительно к треугольнику связей АГЛ.
Задание 5.2
Составить проект местной сети дорог по материалам
комплексных технико-экономических изысканий
в сельскохозяйственном районе
Исходные данные
Общие сведения о районе проектирования. Климат района —
умеренно-континентальный. Зима длится 4—6 мес. Наиболее хо-
лодный месяц — январь с температурой до —24° С. Снежный по-
211
кров появляется 5-—20 ноября и сходит в конце марта. Средняя
толщина снегового покрова 50 см.
Рельеф местности равнинный, нс создающий затруднений при
транспортировании. Встречаются отдельные овраги. Грунты — пре-
имущественно суглинки. Пересекающие район реки Белесная и
Ольховка несудоходные.
Лес смешанный, встречается отдельными массивами шириной
150—200 м и длиной до 1 — 1,5 км севернее деревни Лунево и па
восточной окраине района. Имеются разрабатываемые песчаные
карьеры и гравийный карьер на северо-западе района, на юге смеж-
ного района — известняковый и песчаный карьеры. Песок, гравий
н известняк удовлетворяют техническим требованиям. Запасы мест-
ных строительных материалов обеспечат потребности строительст-
ва дорожной сети.
Экономика района. Территория района разделяется железнодо-
рожной линией на две части. К северу от железной дороги распо-
ложен колхоз «Маяк», площадь земель которого составляет
4510 га, в том числе 4408 га пашни и 102 га лесных угодий. Он объ-
единяет три населенных пункта (Жилино, Лунево, Оксаново).
Таблиц а 5.1
Посевная культура Сельскохозяйственные грузы, т/га Дополнительные грузы, т/га*а Итого, т/га
। Посевной материал , и минеральные удоб- рения - 1 Продукция урожая Всего Топливо и смазочные материалы ' Прочие грузы 1
Зерновые куль- туры Картофель Овощные куль- туры Лен Свекла Кукуруза на силос » » зерно Травяные куль- туры 0,75 3,5 1,5 0,75 0,52 0,75 0,75 0,75 2,5/2*2 20,0 20,0 4,0 25,0 40,0 5,25*2 8,75 3,25/2*2 23,5 21,5 4,75 25,52 40,75 5,75/25*2 9,5 0,115 0,470 0,430 0,095 0,-510 0,815 0,615 0,190 0,525 2,350 2,150 0,475 2,550 4,075 3,075 0,950 5,89/2*2 26,32 24,08 5,32 28,58 4.5,64 9,44/25*2 10,64
Планируешь'! расход минеральных удобрений 0,5 т на [ га посевной площади,
;Ч> В знаменателе- указаны количества сельскохозяйственных культур, дополнительно
используемых на силос.
*3 По материалам техппко-экономнческих изысканий дополни тельные грузы составляют
12% от основных сельскохозяйственных грузов. Они слагаются из топлива и смазочных ма-
териалов (2%), грузов, связанных с другими потребностями сельскохозяйственного произ-
водства и с обслуживанием населения (10%).
212
Табл и ц а 5.2
Населен- ный пункт Продукция урожая Посевная пло- щадь, га Объем перевозимых грузов, т
Всего ! Посевной ма- териал Продукция урожая ! Минеральные удобрения Т оиливо и 1 смазочные материалы 1 1 I Прочие грузы
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Жилиио Лунево Окса- НОВО П Р 11 ?Г знаменателе ДИОНIIОЙ СП 2, Обь лрецептном пый показа 3. Объ с гектара п Овощи Кукуруза (зерно+ +силос) Картофель Лен Мясо 'Лолок о Травяные культуры е ч ания. 1. — В ТОМ ЧИСЛ( ищии. ам перевозок Г отношении из гель, в расчет г гм перевозок м осевной цлоща; 2 780 680 812 136 102 В числи ? посев? СМ (2°/ суммы [рипйма яса и г in. 66 942 24 419 21 371 724 3 949 740 1 985 теле указа? гой материс о) и прочи граф 5, 6 1 от данные юлока устг 2 780 1 200 170 120 2 436 34 34 25 ia обща 1Л, досг х грузо 7. Пр? знамена повлек 55 600 3910 Ч- 17 000 16 240 544 3 526 661 892 я потребность в авлясмый в колх э (10%) о предел? этом, если в гр геля. исходя нз днрек 1 390 340 406 68 7 51 посевно оз нз р ется со афе 5 п тивпых 1 195 418 381 13 71 13 20 м матер аионноп ответстн риведси норм п* 5 977 2 091 1 908 65 352 66 97 пало, в селеК’ еппо в Дроб- эставок
В связи с климатическими, почвенно-грунтовыми условиями,
особенностями рельефа местности, сложившимся укладом хозяй-
ства и по структуре посевных площадей хозяйство колхоза «Маяк»
имеет зерновое, животноводческое и овощное направления, В хо-
зяйстве выращивается лен.
Количество удобрений и посевного материала, необходимое для
засева 1 га в колхозе «Маяк», указано в табл. 5.1. Там же приве-
дена урожайность различных культур на гектар по данным учета.
Удои молока на каждые 100 га пахотной земли составляют 15 т,
производство мяса — 80 т.
Объем перевозок для каждого пункта грузообразования в от-
дельности определен исходя из указанных выше сведений о грузо-
обороте, приходящемся иа 1 га посевной площади, с учетом раз-
меров участков земли, отводимых под каждый вид посевной куль-
туры (табл. 5.2). Дальнейшая интенсификация развития сельскохо-
зяйственного производства позволяет планировать перспективное
повышение урожайности на десятилетие в среднем по посевным
культурам на 20%.
Однако с учетом того, что около четвертой части общего объ-
ема урожая остается в пределах района для нужд местного по-
требления и семенного фонда и часть перевозок выполняется зимой
сапным путем, тракторами по целине (органическое удобрение па
поля, силос и др.), данные табл. 5.2 могут быть приняты как ис-
ходные для составления эпюры транспортных связей.
213
Решение
Схему дорожной сети разрабатываем в такой последователь-
ности.
1. По материалам комплексных технико-экономических изыска-
ний выявляем грузообразующие и корреспондирующие между со-
бой пункты, направление грузопотоков их мощность (грузооборот
в тоннах), класс (наименование) грузов и составляем эпюру тран-
спортных связей района.
2. На основе анализа эпюры транспортных связей определяем
оптимальное начертание дорожной сети между тремя и нескольки-
ми взаимосвязанными пунктами без учета ситуации и рельефа мест-
ности. Для получения оптимального решения разрабатываем и
сравниваем три-четыре варианта.
3. Совместив на одном чертеже все варианты, выбираем из них
рациональный, дополняя при необходимости отдельными участками
магистралей и подъездных путей из числа менее эффективных сов-
мещенных направлений, или новыми подъездными путями, если
это следует из анализа транспортных связей.
4. По намеченной сети дорог строим эпюру грузонапряженности,
указывая на ней общее количество перевозимого груза в обоих на-
правлениях.
5. Наносим план трассы принятой сети дорог на карту мест-
ности, внося в составленную по экономическим показателям схему
поправки, вызываемые рельефом местности, ситуационными и дру-
гими факторами, требующими корректировки ее положения.
6. Проектируем основные элементы дорог в соответствии с
СНиП П-Д.5-72.
Эпюру транспортных связей получаем, соединяя между собой
на схеме района корреспондирующие грузообразующис пункты
прямыми воздушными линиями (рис. 5.5). При составлении эпюры
учитываем дополнительные объемы перевозок (сверх указанных в
табл. 5.2), установленные в процессе изысканий и образующиеся
за счет увеличения урожайности. В Жилино из Лунева ежегодно
доставляется 1200 т овощей, а в обратном направлении 1800 т кар-
тофеля. Из Жилина и Лунева на животноводческую ферму Окса-
ново поступает 1838 т овощей, 3320 т картофеля и 17 000 т силос-
ной массы. Кроме того, из выращиваемых в Жилино овощей
13 600 т ежегодно транзитом направляют на консервный завод,
расположенный в 6 км западнее Лунева вне административных
границ колхоза «Маяк». Остальные перевозки осуществляются
между пунктами образования грузов и станцией железной дороги
Лескове. Учитывая эти сведения, по материалам изысканий уточ-
няем данные табл. 5.2 и выявляем окончательный объем грузообо-
рота между соответствующими пунктами. На основе скорректиро-
ванных объемов перевозок составляем табл. 5.3, называемую
«шахматкой», или косой таблицей. Результирующий итог косой
таблицы по вертикали и горизонтали должен быть одинаковым,
214
Рис. 5.5. Эпюра транспортных связей
колхоза «Маяк»
МЖшино)
Рис. 5.6. Эпюра грузонапряженности
первого варианта
поскольку вывоз из одного пункта является ввозом для других. Это
обстоятельство исключает ошибки при нанесении объемов перево-
зок и указании их направлений на эпюре транспортных связей.
Общий объем грузопотока между корреспондирующими пунк-
тами приведен на эпюре в обоих направлениях (рис. 5.6).
Для сравнения вариантов оптимального начертания дорожной
сети колхоза «Маяк» используем методы, предложенные Лауигард-
том, профессорами М. С. Замахаевым и И. А. Романенко.
Решение по методу Лаунгардта. Предположим, перевозки гру-
зов между корреспондирующими пунктами происходят по трассам,
образующим треугольники. Таких треугольников в рассматривае-
мом случае может быть несколько (см. рис. 5.5), например Окса-
ново — Лескова — Жилино, Оксаново — Лескове — Лунево, Окса но-
во— Жилино— Лунево, Жилино — Лескове — Лунево. Однако из
Таблица 5.3
Пункты грузообразо вания Грузооборот, г, ?ясжду пунктами
Жилино Лунево Оксаново Станция Лосково Консерв- ный завод Итого
Жилино 1800 9762 -ж— 11 562
Лунево 1 200 —j— — 5 896 7 096
Оксаново 1 838 20 320 695 —‘ 22 853
Станция Лескове 42 000 20 184 27 003 + — 89 187
Консервный завод 13 600 "|*-| — W » —1 * 13 600
Итого 58 638 42 304 27 003 16 353 14 4298
215
Шджвв}
анализа эпюры транспортных свя-
зей легко убедиться, что из четы-
рех приведенных сочетаний кон-
фигурация Жилино ••• Лескове —
Лупево обладает наибольшим
’грузооборотом и интенсивностью
движения.
Снизь с фермой Оксаново, рас-
положенной в 6 км северо-восточ-
ное железнодорожной, станции
Лескове, следует рассмотреть
Рис. 5.7, Графическое определение
расно^южения оптимальной точки О
ио методу Л аупдгардта
дополнительно с. проектировани-
ем подъездного пути к строящей-
ся основной магистрали или не-
посредственно к станции. По
Лаунгардту, оптимальное начертание дорожной сети для трех гру-
зообразующих пунктов соответствует соединению этих пунктов до-
рогами с некоторой узловой точкой О, положение которой зависит
от углов а, р, у, в сумме составляющих 360° (рис. 5.7). Значения
углов определяются из выражений:
sin
7 м о Т л о
(/’ Тмо)(р—7ли)
(5.6)
где р — иолупернметр сторон треугольника;
Тмо -\~Тцо Ч~ 7 по
Тио, Тк о, Тяо — годовые дорожно-транспортные расходы на 1 км дорог.
Ежегодные расходы на 1 км каждого участка в зависимости от
типа покрытия при сравнении вариантов на стадии технического
проекта
7|/( (Д-|-р) ч-Э...|-SQ1Z, ' (5.7)
где К—стоимость постройки 1 км покрытия, руб.;
а — процент амортизации, равный 1//;
t — срок службы покрытия, лет;
р — средняя годовая стоимость ремонта покрытия за весь срок службы,
выраженная в долях его стоимости;
Э— стоимость текущего содержания I км дорог за год, руб.;
S — стоимость перевозки 1 ткм, руб;
Q — грузонапряженность по данному направлению в год, т;
I — длина перегона по каждому направлению, км.
Значения входящих в формулу параметров приведены в
табл. 5.4.
Пользуясь приведенными данными, построим треугольник транс-
портных связей для корреспондирующих между собой пунктов —
Жилино, Лескове, Лунево.
216
Таблица 5.4
Покрытие Категория дороги руб. а р Л, руб. <5, кои.
Грунтовое улучшенное V 10 000 0 16 0,10 500 9,0
Грунтовое улучшенное гра- V 25 000 0,12 0,10 550 5,70
вием Гравийное IV 30 000 0,11 0,10 900 4,75
» , обработанное вя- IV 40 000 0,10 0,08 750 4: J Ос?
жущим Мосток а я III 50 000 0,09 0,05 800 4,10
Щебеночное III 60 000 0,02 0,06 1500 4,05
» , обработанное III 70 000 0,06 0,05 1600 3,90
вяжущим Асф альто бетон ное I 85000 0,05 0,05 1400 3,75
Поскольку объем перевозок Q (см. рис. 5.6) зависит от мощно-
сти пунктов грузообразования и обмена между ними, а истинное
значение углов а, |3 и у, фиксирующих точное месторасположение
узловой точки О, нам пока не известно, то сперва наметим ее ори-
ентировочно в сфере предлагаемого центра тяжести треугольника
и соединим ее со всеми тремя вершинами N (Жилино), Л4 (Луне-
во) и R (Ласково), получив таким образом отрезки NO, МО, RO
(см. рис. 5.7), по которым совершается грузооборот Qno, Qmo и
Quo.
Общий грузопоток из Жилино в Лескове, Оксаново и обратно
по намеченным участкам АЮ+^О— (42 000 + 97624-1838) =
= 53 600 т/год.
Грузообмен между Лунево, железнодорожной станцией и фер-
мой по маршрутам MO+RO составляет ежегодно 20 184 + 5896 +
+ 20 320 = 46 400 т. С учетом этого грузонапряженность каждого
намечаемого участка в отдельности составит (см. рис. 5.6): Qno~
= 70 200 т, Qmo=63 000 т, = 100 000 т.
Зная Q, определяем интенсивность движения (авт/сут) по всем
направлениям:
_ ЮО Qf
= 360 mn/RAp^Bp^+Cpg) ’ (о'8)
где Q — годовой объем грузов, перевозимых в оба направления, т;
f — коэффициент сезонности, учитывающий неравномерность перевозок
по отдельным месяцам;
m — коэффициент использования пробега (отношение пробега автомо-
биля с грузом к общему пробегу);
п — коэффициент использования грузоподъемности;
1г — коэффициент, характеризующий степень использования автомоби-
лей;
/1, В, С — грузоподъемность автомобилей различных марок, используемых на
перевозках в данном районе;
Pi. Рч, Рз — число автомобилей разной грузоподъемности в процентах по отно-
шению ко всему занятому составу грузового парка.
217
Состав автомобильного парка района характеризуется следую-
щими данными:
ГАЗ-51 А (грузоподъемность 2,5) 30%
ГАЗ-53А (грузоподъемность 4 т)..............................60%
МАЗ-500 (грузоподъемность 7 т) .............................10%
Значения коэффициентов: f~3-t «=0,9; 0,7; А=1 (в неко-
торых случаях при подсчете интенсивности движения k принимает-
ся равным 0,6—0,8).
Подставляя эти значения в формулу, получаем M=3Q/873—
= 0,003 Q авт/ сут.
Отсюда интенсивность движения по участкам дорожной сети:
Nut о —0,003-70 200 = 210 авт/сут;
Nno =0,003-100 000 = 300 авт/сут;
Nmo = 0,003-63 000= 189 авт/сут.
Руководствуясь СНиП П-Д.5-72, относим участки дорог к соот-
ветствующим категориям и намечаем для них типы покрытий:
NO — к IV категории, гравийное покрытие; RO — к IV категории,
покрытие из гравия, обработанного вяжущими материалами; МО —
к V категории, грунтовое покрытие, укрепленное гравием.
Полученные сведения о категории и принятом тине покрытия
позволяют установить по формуле (5.7) годовые дорожно-транс-
портные расходы на 1 км при значениях параметров, приведен-
ных в табл. 5.4: 7\о = 30000(0,11 +0,10) +900 + 0,0475• 70200 =
= 10 500 руб.; 7\о = 12500 руб,; Тм0^9600 руб.
Подставляя значения дорожно-транспортных расходов в фор-
мулу (5.6), получим искомые углы треугольника транспортных свя-
зей, по которым найдем точное расположение центральной точки
О —узла пересечения оптимальной дорожной сети между тремя
корреспондирующими пунктами колхоза «Маяк»:
10 500+12 500 + 9600
/?=------------------------= 16 300 руб.;
я—ct , / 5800-3800
sin — 1/ --------------- =0 410;
2 V 10500-12500
л—а=4;8°20';
л—р . /" 6700-3800
sin - = I/ --------------- =0,461;
2 V 9600-12 500
л,—р = 55а20'.
Отсюда 131°40', р=1.24°40' и у=103°40'.
Для нахождения местоположения точки О соединим воздушны-
ми линиями пункты грузообразования Жилино, Лескове, Лунево
(см, рис, 5.7). При стороне Лунево — Жилино треугольника MNN
строим во внешнюю сторону углы л—а и л—р, стороны которых
пересекаются в точке D, образуя угол, равный л—у.
218
Точка пересечения окружности, проведенной через точки D, М
и N, с прямой DR будет искомой точкой О. Полученные отрезки
ЛЮ, NO, RO являются наиболее оптимальными по сумме годовых
расходов, включающих затраты строительные, эксплуатационные,
автотранспортные. Протяжение этих участков: ЛЮ=14,5 км;
ЛЮ = 11 км; 7?<Э = 4,5 км. Работа по перевозке грузов составит
= 14,5 • 17 200= 1 017 900 т-км; Дмо=П 63 000 = 693 000 т - км.
Работа на участке NO может быть определена лишь при уточ-
нении маршрута перевозки грузов, связанных с фермой Оксаново.
Для определения точки примыкания подъездного пути из Океа-
нова к основной магистрали RO воспользуемся формулой акад.
В. Н. Образцова
где Qi — грузы, перевозимые между железнодорожной станцией Леско во и Ок-
саново, составляющие 27 698 т/год (см. табл. 5.3);
Q2—грузы, перевозимые на животноводческую ферму из Жилина в Лунево
(22 158 т).
Стоимость перевозки за 1 т-км: по основной дороге S( =
= 0,045 руб., по подъездному пути S2 = 0,057 руб. (см. табл. 5.4);
. t (27 698-22 158)0,045 249,30 л _
sm о= ‘—-— —~' = '---------------- — 0,088.
(27 698+22 158)0,057 2841,792
Находим положение подъездного пути, откладывая в сторону
направления большего грузооборота найденное значение 6 = 5° от
перпендикуляра, опущенного из точки А на направление NO. Про-
тяжение подъездного пути от Оксаново до примыкания в точке
S равно 5,6 км. Общая длина участка ON (см. рис. 5.7) 4,5 км.
Уточненная работа по перевозкам на участках: Aos —2,8Х
X100 000=280000 т-км; Лбл= 1,7-105 540= 179 418 т-км;
= 5,6-49 856 = 279 113 т-км.
Найденные направления МО, NO, OR и AS следует рассматри-
вать как отрезки воздушных линий при трассировании дорожной
сети по карте в горизонталях.
Вместо графического определения положения точки О, по Лаун-
гардту, можно применить аналитический метод канд. техн, наук
С, А. Шимельфенига. Координаты места расположения оптималь-
ной точки пересечения трех дорог О могут быть определены по
формулам С. А. Шимельфенига (см. рис. 5.7)
Х tgP(tg2q-+i)
i/ = xtgcp;
NR sin |3 sin (у—6)____
Л4/? sin «+7V/? sin [3 cos (y—6)
где 0 — угол при точке R, измеренный по карте;
MR и NR — стороны треугольника.
(5.10)
(5.11)
(5.12)'
219
Использование формул С. А. Шимельфенига для нахождения
точки О при измеренных по карте значениях A6R—18 км, MR =
— 14,5 км, /ИА = 20 км и 6 = 77° дает значение tg<p=0,2761.
Таким образом координаты оптимальной точки
14,5(1,446—0,276)
х= =Щ--------!-->_ = 109; £/ = 10 9'0,2761=3,0095.
1,446(0,762+1)
Соответственно измеренные графически расстояния от точки О
до населенных пунктов Лесково, Жилиио, Лунево составляют
Л1О=11,3 км, 7?О=4,7 км, А7С>= 14,2 км.
Решение задачи графическим и аналитическим способами дало
практически одинаковые результаты. Некоторое расхождение объ-
ясняется погрешностями при измерениях по карте углов и рас-
стояний. Чем выше точность этих измерений, тем ближе ре-
зультаты.
Однако, поскольку полученные направления дорог являются
лишь ориентировочными и подлежат уточнению с учетом рельефа,
землеустройства и других факторов, стремление к повышенной
точности построений является излишним и задачу целесообразнее
решать простыми графическими построениями Лаунгардта.
Решение по методу проф. М. С. Замахаева. В связи с необходи-
мостью корректировки по местным условиям начертания дорожной
сети, полученного путем технико-экономических расчетов, оправ-
дано применение менее точных, по более простых методов, чем ме-
тод Лаунгардта.
Сделаем расчет ио методу проф. М. С. Замахаева, который
предложил при трех грузообразующпх точках последовательно на-
ходить положение подъездных путей от каждого из пунктов к пря-
мой дороге между двумя другими пунктами. Пересекаясь, подъезд-
ные пути образуют малый треугольник, в пределах которого исходя
из местных условий намечается положение центральной точки О,
Линии, соединяющие найденную точку О, образуют дорожную сеть
района (рис. 5.8).
В связи с появлением новых путей перевозки MN, NR и MR не-
обходимо определить соответствующие им грузонапряженности.
Колхоз «иМаяк», как указывалось выше, состоит из трех отделе-
ний, включая животноводческую ферму. Первое отделение, Жили-
ло, расположено от железнодорожной станции Лесково по воздуш-
ной линии на расстоянии 18 км. Грузооборот между ними, включая
грузы, направляемые из Жилино в Оксаново, составляет 53 600 т
в год. Интенсивность движения на этом участке Л^-в=0,003х
Х53 600= 161 авт/сут и в соответствии с техническими условиями
этот участок пути относится к V категории.
Годовой грузооборот между железнодорожной станцией и вто-
рым отделением колхоза «Маяк»-—Лунево — 46400 т, включая
20 320 т транзитного груза из Лунево в Оксаново. Расстояние меж-
ду этими пунктами по прямой 14,5 км. Интенсивность движения
220
N (Жилино)
Ж (Лунево)
Рис. 5.8. Начертание дорожной сети
колхоза «Маяк», спроектированной
методом треугольника погрешностей
Рис. 5.9. Совмещенная схема транспорт-
ных связей:
/—'ПО методу Лаунгардта (графический); 2 —
то же, расчетом по формулам CL А. Шимель-
фенига; 3 — по методу 14. С. Замахаева; 4 —
по методу И. А. Романенко
Mwb~0,003-46400—139 авт/сут. Проектируемый участок в соответ-
ствии с существующей классификацией также относится к V ка-
тегории.
Между первым и вторым отделениями ежегодно перевозят
3000 т груза в оба направления. Кроме того, из Жилино через Лу-
нево транспортируется 13 600 т овощей на консервный завод в со-
седний Ковринский район. Общая грузонапряженность участка
Qmw—16 600 т/год. Протяжение по воздушной линии между Луне-
во и Жилино MN — 20 км. Интенсивность движения 0,003 X
X 16 600 = 50 авт/сут и участок относится kV категории.
Местоположение центральной точки О, служащей узловым пун-
ктом транспортной связи, устанавливаем методом последовательно-
го определения углов примыкания по формулам акад. В. Н. Образ-
цова. Однако проводить из пунктов грузообразования будем не
перпендикуляры, а медианы на противоположные стороны тре-
угольника, образованного при соединении грузообразующих точек
воздушными линиями. Значение стоимости перевозок S принимаем
по табл. 5.4 в зависимости от категории дороги.
Из вершин пунктов грузообразования проводим прямые до пе-
ресечения с серединами противолежащих воздушных линий, кото-
рые являются сторонами треугольника MNR (см. рис, 5.8). Точки
пересечения обозначим соответственно М', N', Rf.
Примем вначале сторону NR треугольника MNR, соединяющую
железнодорожную станцию с Жилино, за магистральную дорогу,
к которой под углом примыкает подъездной путь, ведущий в Лу-
221
лево. Грузооборот между этими взаимосвязанными пунктами со-
ставляет 63 000 т/год, в том числе между пунктами М и R
Qi = 46 400 т/год и между пунктами грузообразования =
—16 600 т/год.
Угол примыкания подъездного пути определяем по формуле
(5,9)
(46 400—16 600)
Sin Ит= ----------------
(46 400+16 600)
0,057
0,09
1698,6
5670
= 0,2996; а1 = 17025'.
После этого рассмотрим направление Лунево— Лесково как
магистраль, к которой под углом а% примыкает подъездной путь в I
Жилино. Проведя расчеты, получим а2_ 19°30'. Наконец, прини-
мая за магистральную дорогу направление Жилино — Лунево, а за
подъездной путь дорогу к станции Лесково, получим аз = 27°10/.
Найденные значения углов примыкания подъездных путей к маги-
страли откладываем от медиан в сторону наибольшего грузопотока.
Лучи ММ", NN", RR", ограничивающие углы аь аг, аз, пересе-
каясь, образуют заштрихованный на рис. 5.8 небольшой треуголь-
ник, называемый «треугольником погрешностей». В центре тяжести
этого треугольника помещают центральную точку О. Соединяя ее
с вершинами М, N, R, получим отрезки МО, NO и RO, которые об-
разуют искомую сеть дорог.
Примыкание подъезда к Оксаново намечаем согласно решению,
полученному выше при рассмотрении метода Лаунгардта, под уг-
лом 6 = 5° к линии, соединяющей точку А с серединой линии OR.
Общее протяжение дорожной сети L проектируемого варианта
по методу треугольника погрешности равно 31,3 км. По ней еже-
годно совершается работа по перевозке грузов (см. рис. 5.8):
Лмо = 13,3-63 000 = 837 900 т-км;
Ло = 12,2-70 200 = 856 440 т-км;
4 л о =/1 о s + ^4 s = 5 89 205 т-км,
в том числе
4os=(5,8—1,7)100 000 = 410 000 т-км;
Длв== 1,7-105415= 179205 т-км,
кроме того, '
ДЛЙ=5,6-48 277 = 270 351 т-км.
ji
Решение по методу проф. И. А. Романенко выполняем способом,
детально рассмотренным в задании 5.1, поэтому техника расчетов
здесь не приводится. Начертание полученной в результате расчетов
сети с учетом оптимального положения примыкания подъездного
пути к Оксаново показано на рис. 5.9. За критерий проектирова-
ния было принято требование минимального протяжения дорож-
ной сети, чтобы обеспечить сопоставимость полученных результа-
тов с другими методами.
Транспортно-эксплуатационные характеристики вариантов до-
рожной сети, полученные различными способами, сводим в
222
табл. 5.5. Анализ данных этой таблицы показывает, что по стои-
мости перевозки грузов рассмотренные варианты весьма мало раз-
личаются.
Начертание сети дорог внутри контура треугольной связи мето-
дом равнодействия грузов. Метод равнодействия грузов, предложен-
ный доц. М. И. Бим-Бадом, основан на законах статики о действии
трех непараллельных сил, лежащих в одной плоскости. В зависи-
мости от требуемой точности решение может быть осуществлено
графически и аналитически по известным в математике условиям
нахождения минимума искомой функции.
Оптимальный вариант начертания сети соответствует минималь-
ной сумме приведенных затрат, учитывающих первоначальные ка-
питальные вложения в строительство дорог, а также ежегодные за-
траты на их ремонт и содержание и на транспортировку грузов:
F(х, у) ~ (ЕяК/А 0 + о)Та о + (ЕнК'во +^Эво) U во
4“ (ЕцК'со^-^Эсо)Мсо =пйп,
где Еп — нормативный коэффициент экономической эффективности;
ZC — удельные капитальные вложения па 1 т-км перевозимого груза
по данному направлению, руб.;
S3—сумма расходов на содержание дороги и перевозку грузов, от-
несенная на 1 т-км, руб.;
Т, V, М — объем перевозимых грузов, соответственно на участках АО,
ВО, СО, т;
АО, ВО и СО ~ протяженность соответствующих путей сообщения, составля-
ющих начертание дорожной сети, км.
При ориентировочных расчетах удельные капитальные вложе-
ния в строительство и полная себестоимость перевозки грузов с
учетом содержания дороги могут быть приняты одинаковыми для
всех участков на уровне средних показателей проектируемой доро-
ги в целом. В этом случае
ЕцКа в + в =Е&Квс +S3jjc =Ек1(а о -}-2<9д с =S.
Тогда оптимальный вариант будет соответствовать
Г(х, у)==(Т.ЛО + [/.ВО+М-СО)3 = ппп.
Начертание дорожной сети между тремя взаимосвязанными
пунктами методом равнодействия грузов графически определяют
следующим образом. Рассматриваемые три пункта грузообразова-
ния соединяют воздушными линиями.
Грузопотоки между двумя сообщающимися пунктами (размер
их известен по данным технико-экономических изысканий) делят
пополам. Их принимают за эквивалентные силы и откладывают от
вершин по направлениям треугольной связи АВ, ВС, АС. Получен-
ное расположение сил указывает на наличие равновесия системы,
поскольку каждые попарно равные и противоположно направлен-
ные силы, имеющие общую линию действия, находятся согласно
законам статики в состоянии равновесия.
Выходящие из вершин силы принимают за векторы, обозначают
направления и находят равнодействующие Rn, Rc, которые при
223
Таблица 5.5
О к о н оянэн -виоа 'у 'И сч м< о ио е- со ty^ ю о to со со [ XF г-.. О ' о Tff CQ •—* »** Г23668
эзки грузов определена Efl9l?X ’BKBg 'Э W О О Ю У* со СО О Ю О У- СО 00 1 О тГ —• 1 125 973 1
-гость перев< . руб., при го влинзфагэи -ИЩ КТ? (Г -АиРоф оп о со о о ю у-. о со —< CQ Ю Ю О 1 у^ о со сн> 1 ю 'ф —< *—* 1 1 124 902 1 1 i
Стой? по участку. 1 .. £ 1— «? имоэьифвРа О —' о о >о о о со — СО Ю СО О 1 тУ со СП» с4? СО ' Ю TF СО т— 123 925 1
о Р- ом пап ^KOd у ’И СО СО *—1 со СО О? *ф со ! со СМ
Е Ь—1 гновх -вкве ’Э -у\т 09 СО СО О СО со сч СО —' со —< со ю со
ть участка, целении методе rj Н П Г"’ BJuiKHpqii’aw -ИЩ ИВЕ -АпСоф он 09 СО О СТ to -г — со —♦ о ю ~ — со ! 1 1 8‘ее
Протяженное ре. 1—1 ИМЗОЕИфВСП 1Q О СО ь* О <£> — сч *—* О «0 *—। *—* со 35,6
поя ‘всАсП х i jiMsOHSciou чхосшисодэуоо ю о о о о е-н |>- IO ю "Гр Ю Т5< ( KQ 1
ujocTotf инСолэ1в){ JV ! v IV IV 1 V I 1
В’Ш'ЮЖИЯД Ч100НПг1ЭН01НИ О О О Ю 1 -Ф — со о — I О! >—1 СО со 1
-в и А iroj а о,иэн 1 *т?я.1Э aiooiniojKEcluBHoeAdj О о О ю J>- о о о — с- СТ О О -ф [ сч О со О Ю 1 со О О
Участок дороги ё g о S 9 Я с« <z> 1 ; | I £ g | *—>. 1 I Ut А ’ < О Z) & Я » о QQ аз Итого по всей сети
224
условии равнодействия систе-
мы пересекаются в общей точ-
ке О. Эта точка представляет
собой искомый узел разветвле-
ния п р о е к т и р у с м ой д о р о ж ной
сети. Ее положение зависит от
направления и объема грузов,
предназначенных к перевозке.
Значение угла между равнодей-
ствующей и сторонами направ-
ления грузов обратно пропор-
ционально объему перевозок.
Наир и м ер, гр у зо п ото к и з
пункта А в пункт В составляет
10 000 т/год.. Расстояние между
Рис. 5.10. Схема проектирования
транспортных связей между тремя
взаимосвязанными пунктами грузооб-
разовапия метолом равнодействия
грузов
ними 1лв=8,9 км, грузопоток ИЗ
пункта А в пункт С— 16 000 т/год, расстояние между ними /ас —
= 14,9 км (рис. 5.10).
В свою очередь, из пункта В ежегодно перевозится в пункт А
20 000 т, а в пункт С — 24 000 т, Дс=Ю,1 км. Кроме этого, из пунк-
та С перевозится в год 28 000 т в пункт А и 32 000 т в пункт В.
Таким образом, суммарный грузообмен между пунктами: Qab—
= 30000 т; Qac—44 000 т и Q£C = 56 000.
Для определения оптимального начертания сети соединим кор-
респондирующие между собой пункты А, В и С воздушными ли-
ниями. От вершин образованного треугольника АВС отложим по
его сторонам полусуммы грузопотоков, принимаемые за эквива-
лентные силы:
Р\ = ~
Q Л г!
10 0004-20 000
----------------= 15 000 г;
2
Р..-Д Щ —J 4— 9 56 000 = =28 000 т;
р_ _ р, = ..— ° b 2 44 000 — =22 000 т.
Принимаем значение эквивалентных сил, приложенных к вер-
шинам Л, В и С, за векторы и найдем их равнодействующие. Про-
должим направления равнодействующих до общей точки пересече-
ния О, которая и явится пунктом разветвления дорожной сети
внутри треугольной связи.
По участку дороги АО протяженном 1ло~7,6 км будет перево-
зиться в год 74 000 т груза, по дороге ВО длиной 1во~4,5 км —
86 000 т, по дороге СО протяженностью /СО = 6,5 км — 100 000 т
груза.
Поскольку степень точности зависит от ряда причин (масшта-
ба карты, применяемого инструмента, условий графического ис-
полнения и ряда других), то в целях предупреждения случайных
отклонений при графическом определении направления участков
8—1726 225
дорог к осям координат расположение оптимального узла разветв
ления (см. рис. 5.10) можно уточнить по формулам:
, л sinp
tg Pi = Q
P5 + P4COS P
15 000 sin 51°
tgr CH — __—----—------------
6 16 000+15 000 cos51
(5.14)
= 0,458; щ = 24°36/;
32 000 sin 43°
28 000+32 000 cos 43°
= 0,424; р! = 23°.
Проверка по этим формулам подтвердила результаты графиче-
ского построения.
Проектирование дорожной сети между несколькими (четырьмя
И более) пунктами грузообразования. Оптимальное начертание се-
ти при числе пунктов грузообразования п>3 методом равноденст-
вия грузов определяют аналогично треугольной связи.
Сначала на карте местности наносят направления и данные о
размерах грузооборота между корреспондирующими пунктами. За-
тем в зависимости от конфигурации системы находят расположе-
ние сети в треугольнике транспортных связей с наибольшим грузо-
обменом. Выполняют уравновешивание системы образовавшейся
треугольной связи. Строят равнодействующие для эквивалентных
сил, равных половине объема грузов, подлежащих перевозке меж-
ду корреспондирующими пунктами. Точка пересечения равнодей-
ствующих указывает положение оптимального узла разветвле-
ния Oi.
Полученная таким образом конфигурация определяет направ-
ление и протяжение магистральной части проектируемой сети до-
рог. Правильность графически определенного расположения узла
разветвления проверяют расчетом.
Затем проектируют варианты подъездных путей к магистраль-
ной дороге. Направления подъезд-
ных путей от отдельных пунктов
к магистральному направлению
дорогц определяют с учетом объ-
ема груза, подлежащего перевоз-
Рис. 5.11. Схема проектирования на-
чертания сети дорог между пятью
корреспондирующими пунктами ме-
тодом равнодействия грузов
ке в соответствующий пункт. Если
Р8<Р» (рис. 5.11), равнодейст-
вующая обращена по направле-
нию перевозки большего объема
груза и угол ADB определяют по
формуле
A.ADB = (90°—а) + arctg X
Pacos —P*cos д'
Pesin p'+P8sin а'
(5.15)
226
Проектирование оптимального начертания дорожной сети меж-
ду взаимосвязанными пунктами А, В, С, D и Е (см. рис. 5.11) вы-
полним в такой последовательности. Из схемы транспортных свя-
зей видно, что наибольший грузооборот характерен для треуголь-
ников АВС и ADB, но. в последнем связи более симметрично рас-
положены относительно рассматриваемых пунктов, поэтому проек-
тирование сети целесообразно начать с треугольника АВС.
Для этого грузы, подлежащие перевозке, рассматриваем как си-
лы, приложенные в центрах пунктов отправления А, В и С, и делим
нх пополам:
Qab/2 = 40 000/2 = P1 = .P2=20 000 т;
Q в с /2 = 3G 000/2=Р3=Р4 = 18 000 т;
Qac/2=/55 = /’q=17 000 т.
Затем откладываем их значения в условном масштабе от вершин
треугольной связи в направлении пунктов тяготения (751 = 20 000т —
от вершины А по стороне АВ в направлении пункта В). В свою
очередь, от вершины В откладываем по стороне АВ равную, но
противоположно направленную силу (Р2~20 000 т) и т. д. Затем по
законам статики находим равнодействующие.
Положение искомого угла разветвления О определим в точке
пересечения продолжения равнодействующих Ra, Rb и Rc- Обра-
зуемые таким образом отрезки ЛО = 3,5 км, ВО— 11,9 км и СО —
— 5 км представляют собой оптимальное начертание дорожной
сети внутри треугольной связи АВС.
Полученный графическим способом результат проверим расче-
том по формулам (5.13) и (5.14):
20 000 sin 77°
tg а = -----------------— ; а = 42°;
8 17 000+20 000 cos 77°
11 000 sin 76°
17 000+11 000 cos 76°
Pi =26°30б
Как видно из рис. 5.11, для треугольных транспортных связей
ADB и ВЕС выполнять нецелесообразно аналогичные построения,
так как это приведет к увеличению протяжения сети и соответст-
венно к росту себестоимости перевозки грузов. Поэтому от пунктов
грузообразования D и Е запроектируем подъездные пути к маги-
стральной дороге ВО. Оптимальное направление подъездных пу-
тей определим геометрически и проверим расчетом по формуле
(5.15). Точки пересечения их направлений с магистральной доро-
гой ВО укажут место примыкания подъездного пути к магистрали
О\ и О-2- Полученные результаты расчетов по формуле (5.15) с
учетом значений /ЕВАВ — щ —23°, ADBA = |31=21°, АВСЕ—
= |32=12°, ЕССВЕ—а2=(МВ подтвердили правильность геометри-
ческого построения
„ „ „ /У cos Bi—Ре cos ct।
Z.4DO, = 90~a)+arctg , д~----=
Дэ sin pi+Pg Sin tti
8*
227
Piic. 5.12. Схема начертания дорож-
ной сети с подъездными путями
С|з cos 12—Р\2 cos 20
= (90 — 23) H-arctg- ~
Р13 sin 12-J-jPi2 sin 20
= 67+19 = 86°;
z+EEOK = (90—щ) +
P\s cos 12 - P]2 cos 20
+ a{-cfp- —-------—----------—..... r z
P13 .sin 12+Pi,2 sin 20
= (90—20) +
1100-0,978—8000 0,940
’ 11000-0,208+8000-0,342
= 70-Hretg 0,(155=103°.
Протяжение подъездных путей До, —4,1 км и 1ео, — 4,4 км (рис.
5.12). Начертание спроектированной дорожной сети между взаи-
мосвязанными пунктами имеет вид, приведенный на рис. 5.12.
Данный метод отличается от рассмотренных простотой выявле-
ния оптимального варианта, точностью получаемых результатов
между тремя и более сообщающимися пунктами. Он применим нс
только в процессе выполнения проектных работ, но и па стадии
технико-экономических изысканий, что значительно повышает эф-
фективность.
Задание 5,3
Запроектировать сеть дорог между десятью
грузообразующими пунктами
Исходные данные
По материалам комплексных технико-экономических изысканий
выявлены грузообразующпе и корреспондирующие между собой
пункты. Направление грузопотоков, их размер (грузооборот в тон-
нах) указаны на эпюре транспортных связей (рис. 5.13) и шахмат-
ке (табл. 5.6).
При проектировании дорожной сети между большим количест-
вом грузообразующих пунктов применяют метод кратчайших свя-
зывающих сетей, предложенный проф. Я. В. Хомяком. Для этого
вначале определяют критическую связывающую сеть, а затем до-
полнительные участки сети с последующей ее корректировкой
исходя из условия получения минимума дорожно-транспортных за-
трат.
Экономическое значение транспортных связей и обслуживаю-
щих их дорог определяется расположением пунктов грузообразова-
Ш1Я, расстоянием между ними и интенсивностью движения.
Решение
Поскольку грузонапряженность каждой транспортной связи из-
вестна, то интенсивность движения для всех связей определим по
Таблица 5,6
Гр узо о и о рот,. г, между пунктами
Пункт грузо- I-U О —1
образования 6 —I >т i—ч й h-ч К Я
и <—1 ►^-1 " Ji СО ас О <•> о а? % £С hipoe; и лей к ИНГИ б * Г] gj УЭ 6 Итоги ввозу
ич & СС
Боонсовка 36000 12000 1 J 6000 108000
Мельково 3800 11200 15500 —- —"" 1 IR — "— 70600 726500
Me донки — — 11200 6900 — 2000 21000 43200
Мепьки 7000 3000 2500 X 14500 3000 3000 1000 4000 281000 322000
Кватерн. ——• 3000 1400 -- — 61000 65400
Сыроежки — ^—— 12040 8000 5000 15000 10000 170000 220000
Видепки — —— 5300 14000 2000 40000 48700
Ж., и л и чи . —- —— 2000 3000 1000 2500 21000 29500
Заречапы 3000 8000 —— 30000 - — 2000 140000 181000
Голубки 7000 65900 2500 32000 9000 18000 5000 2290 12000 /б 152700
Итого по звозу 1 178004 15200 9200 93800 31500 56800 14000 22200 1 30500 450600 1897000
формуле (5.8), в которой принимаем /=3, /72=0,65, zz=0,9 и
/г= 1.
В составе автомобильного парка района проектирования имеет-
ся 40% автомобилей ГАЗ-51 А (грузоподъемность 2,5 т) и 60% ав-
томобилей ЗИЛ-130 (грузоподъемность 5 т). Подставляя эти зна-
чения в формулу, получаем У~3Q/894 = 0,003Q.
По этой формуле определяем интенсивность для каждого участ-
ка сети и данные сводим в табл. 5.7.
На основе эпюры транспортных связей (см. рис. 5.13) и дан-
ных табл. 5.6 определяем оптимальное начертание дорожной сети
между всеми взаимосвязанными пунктами без учета ситуации и
рельефа местности.
Для определения суммарных дорожно-транспортных затрат на
перемещение 1 т груза между пунктами i и / пользуемся зависи-
мостью:
,i == 6 j>
где 1ц — расстояние между пунктами i и /;
сн; —коэффициент приведения или суммарные дорожно-транспортные за-
Dij
траты, приходящиеся па 1 т-км перевозок; а/у - ~~— + Т j;
Qij
Dij — суммарные дорожные расходы, связанные с перевозками груза между
пунктами t и /;
Тij — транспортные расходы, связанные с перевозкой 1 т груза между пунк-
тами t и / на расстояние 1 км;
Qij— объем груза, подлежащий перевозке между пунктами.
На основании вычисленных по этим функциям значений а и L
для каждого направления транспортных связей составляем специ-
альные карточки для всех пунктов таблицы-шахматки, в которых
заполняем первые четыре строки. Каждая карточка характеризует
связи одного пункта со всеми остальными (табл. 5.8—5.17).
229
бириызВка(1)
Рис. 5.13. Эпюра транспортных Рис. 5.14. Звенья кратчайшей связы-
связей вающей сети
Таблица 5.7
Транспортные связи Протяжен- ность, км Грузонапря- женность, т/год Интенсив- ность движе- ния, авт/сут
Борисовка — Мелысово 6,3 39 800 120
Борисовка — Меньки 16,8 19 000 57
Борисовка — Голубки 10,6 67 000 201
Мельково — Голубки 15,4 771 000 2313
Медовки— Голубки 19,3 26 500 80
Медовки — Заречаны 12,4 5000 15
Медовки — Меньки 8,3 8 500 26
Меньки — Голубки 16,0 316 000 948
Меньки — Заречаны 5,9 10 000 30
Меньки — Жили чп 12,5 3 000 9
Меньки — В идейки 17,5 8 300 25
Меньки — Сыроежки 11,5 15 000 4о
Меньки — Кватерн 6,3 17 500 53
Кватерн — Голубки 21,9 70 000 210
Кватерн — Сыроежки 12,8 9 400 28
Сыроежки — Заречаны 8,9 40 000 120
Сыроежки — Голубки 16,1 188 090 564
Сыроежки — Жнлпчи 6,1 18 000 54
Сыроежки — В идейки 6,0 6 400 19
Бадейки— Голубки 18,3 45 000 135
Бадейки — Жнлпчи 8,2 3 000 9
Жиличи — Голубки 10,4 23 200 70
Жиличи — Заречаны 7,3 4 590 14
Заречаны — Голубки 10,7 152 000 456
Итого 310,8 18 970 000 5 694
230
Поскольку задача сводится к определению связывающих сетей,
рассмотрим пункт 10, который взаимосвязан с несколькими пункта-
ми грузообразования.
В карточке для пункта 10 (см. табл. 5.17) заполняем пятую
строку путем механического переписывания четвертой строки, за-
тем выбираем по строке 4 наименьшее значение приведенной длины.
Номер столбца (пункта 2), в котором находится минимальная ве-
личина, указывает на пункт, с которым выгоднее всего соединить
пункт 10. Получаем связь 2—10,
Затем берем карточку для пункта 2 (см. табл. 5.9), первые че-
тыре строки которой заполнены заранее. Элементы четвертой стро-
Таблица 5.8
Исходный пунктг дл* которого рассчитыЕЭ ются пока затели Пункты, корреспондирующие с исходным
эд строки Показатель 2 4 10
1 1 2 4 L Q а 1 ~ al 39 800 0,(1855 '6,3 1,17 19000 0,252 16,8 4,23 67 000 0,151 10,6 1,60
5 in 1,172 ] 1,1910 | 0,91Ю
Т; 16 л и ц а 5.9
Пункты, корреспондирующие с исходным
Исходный пункт эд строки Показатель 1 3 4 10
2 1 2 3 4 Q а 1 L~a 1 39 800 0,1855 6,3 1,17 12 400 0,355 10,3 3,66 18 500 0,257 15,0 3,86 771 000 0,059 15,4 0,91
5 ini п j 1,173 | 3,662 1,19*0 0,91Ю
Таблица 5.10
Исходный пункт эд строки Показатель Пункты, корреспондирующие с исходным
2 4 9 10
1 Q 12 400 8 500 5 000 26 500
2 а 0 ? Зоэ 0,492 0,797 0,197
.3 1 10,3 8,3 12,4 19,3
о 4 L --al 3,66 4,88 9,88 3,8
5 Ап1д 0,9120 1,19ю 0,97Ю 1 3,83
231
Т а б л и ц а 5.11
5g ЕС < и О Id S ЧХ о р< Пункты, корреспондирующие с иск од и мм
Покэ- затели 5
ИЪ К О ь. S с' й 1 Я 6 7 8 9 10
1 Q 19 000 18 500 8 500 17 500 15 000 8 309 3 000 10 000 316 000
2 а 0,252 0,257 0,492 0,258 0,30! 0,593 1,29 0,427 0,0745
4 3 1 16,8 15,0 8,3 4,08 6,3 11,5 17,5 12,5 5,9 16,0
4 4,23 3,86 1,69 3 ? 5 3 8,80 16,13 2,52 1,19
а г . 1,60^ 0,9110 3,8Ю 1 i ?69i| 1,42‘о 3,11 ю 2,251а 0,97Ю 1,191
Таблица 5.12
Исходный пункт ЛЬ стр О ЕС и Показатель Пунктьег коррскспондируюнпгс С ИСХОДНЫМ
4 6 10
1 Q 17 590 9 400 70 000
2 a 0,268 0,451 0,Ь7
3 1 6,3 12,8 21 ,9
О 4 1,69 5,77 3,22
5 11 t i п 1,691 -1,42Ю | l,19ri |
Т а б л п ц а 5.13
| Исходной нункт 1 № строки Показа- тель- Пункты, корреспондирующие с исходным
4 5 7 8 9 10
6 1 2 3 4 о Q 1 L-- -иЛ £1111 п 94 000 0,451 12,8 5,77 1,691 1 590 0,3-94 11,5 3,50 1,691 6 409 0,625 6,0 3,81 3,111-J 18 000 0,263 6,1 1,6 1,Гр 40 000 0,185 8,9 1,65 0,9710 | 188 000 0,0884 16,1 1,42 1,19U1
Табл и ц а 5.14
Г
Исходный пункт № строки Показатель Пункты, КоррССПОПДИрУЕШДИС С IeCXOДЕЦ-jtM
1 6 8 ю
7 1 2 3 4 о Q а 1 L — ud ^чшл 8 390 0,503 17,5 8,80 1,19Ю 6 400 0,635 6,0 3,81 1,42Ю 3 000 1,29 8,2 10,58 45 000 0,1697 18,3 3,11
2,25Ю 1 | 0,97Ю |
232
Таблица 5.15
Исхода г ьл’| пункт Nil строки Показатедь Пункты, корреспондирующие с исходным
4 6 7 9 10
Q 3 000 18 000 3 000 4 509 232 000
2 а 1,29 0,263 1,29 0,879 0,216
п 3 1 12,5 6,1 8,2 7,3 10,4
У 4 16,13 1Д 10,58 6,42 2,25
5 n 1 ,19^ 1,42^ 3,11Ю | 0,97Ш | 2,253
Т а б л п ц а 5.16
Исходный пункт <№» строки Показа- тед ь Пункты, корреспондирующие с исходным
3 4 6 8 10
9 1 2 3 4 5 Q а 1 L---[d ]]11 п 5 000 0,797 12,4 9,88 3 10 000 0,427 5,9 2,52 1,19л 40 000 0.185 8,9 1,65 1 ,42-0 4 599 0,879 7,3 6,42 2,25Ю 152 000 0,091 10,7 0,97
| 0,97W
Табл н ц а 5.17'
Пургкты, С«>ррССПОНДИруЮ1Ц1[С с исходным
Ы11 R-M- Пека за-
.t.miiXit о й тел г, 1 2 3 4 0 () 7 8 0
1 Q 67 009 771000 26 509^316990 70 000 188999 45 009 23 200; 152000
2 (L 0,151 0,059 0,197 0,0745 0,147 0,9881 0,1697 0,216 0,091
1 п 3 1 10,6 15,4 19,3 16,0 21,9 16,1 18,3 10,4 10,7
1U 4 1,69 0,91 3,8 1,19 3,22 1 ,42 3,11 2,2.5 0,97
а L f п 1,60 0,91 | 3,8 1,19 3,22 1,42 3,11 2,25 0,97
ки этой карточки сравниваем с оставшимися соответствующими,
элементами карточки для пункта 10 в пятой строке и выбираем
наименьшие для каждого столбца.
Наименьшие элементы ио столбцам записываем в пятую стро-
ку карточки для пункта 2 (см. табл. 5.9) с указанием индекса —
номера той карточки, откуда взята данная величина.
Далее из элементов пятой строки карточки для пункта 2 выби-
раем наименьшую приведенную длину, что указывает на рацио-
нальную связь пункта, соответствующего индексу этого элемента,
с пунктом столбца, в котором этот элемент помещен. В данном слу-
чае в пятой строке оказался элемент с индексом 2, который нахо-
233;
Bu8euxu.(7l
Рис. 5.15. Конфигурация дорожной
сети, полученная методом проф.
Я. В. Хомяка
дится в столбце 1. Это значит,
что следующее звено кратчай-
шей связывающей сети будет
2—1.
Затем ' элементы четвертой
строки карточки для пункта 1 (см.
табл. 5.8) сравниваем с элемен-
тами пятой строки карточки для
пункта 2 (см. табл. 5.9). Меньшие
из них записываем в пятую стро-
ку карточки для пункта / (см.
табл. 5.8), выбираем наименьший
элемент 1,1910, индекс которого и
наименование столбца (4) ука-
зывают следующий участок крат-
чайшей сети 10—4.
Процесс выборки продолжа-
ем до тех пор, пока все пункты
не окажутся связанными одной
сетью (рис. 5.14).
В результате получили следующие звенья кратчайшей связыва-
ющей сети: 10—2, 2—1, 10—4, 4—5, 4—6, 6—10, 10—9, 10—8,
10—7, 10—3.
На втором этапе находим дополнительные звенья, определяе-
мые расчетом, показывающим, что непосредственная связь неко-
торой пары пунктов оказывается целесообразнее, чем пере-
мещение груза между этими пунктами по звеньям кратчайшей
сети.
Для этого составляем специальную таблицу сравнения
(табл. 5.18), в которой приведенные длины участков кратчайшей
сети рассчитываем с учетом транзитных грузов с участка, обеспечи-
вающего прямую связь двух пунктов.
Если приведенная длина, полученная при непосредственной свя-
зи двух пунктов, меньше, чем по кратчайшей связывающей сети,
эта связь включается в полученную кратчайшую сеть, если она
больше, дополнительного звена автомобильной дороги проектиро-
вать не нужно.
Из расчета, приведенного в табл. 5.18 видно, что £min достига-
ется при осуществлении транспортной связи непосредственно меж-
ду пунктами 1—10, 2—3, 3—4, 6—7, 6—8 и 6—9.
Найденные дополнительные звенья вместе с кратчайшей связы-
вающей сетью образуют основу искомой оптимальной связывающей
сети дорог.
Затем полученную сеть корректируем и получаем окончатель-
ную конфигурацию дорожной сети (рис. 5.15). Корректировку вы-
полняем любым из рассмотренных методов.
В табл. 5.19 приведены основные характеристики скорректиро-
ванной дорожной сети.
234
Таблица 5.18
' ’Ль. Непосредственная связь двух пунктов Связь, кратчайшей связывающей сети
1—п L—« 1 Участки A-ft 1
1 — 10 L = Q, 15Ы0,6=1,60 to 1 1 ND ! О £1=0,1855-6,3=1,17 £s = 0,051-15,4 = 0,78
5— 10 F и* Всего 1,60 £ = 0,147-21,9 = 3,22 5—4 4—10 1,96 £[ = 0,194-6,3=1,22 £2 = 0,074-16=1,18
1 “1 Всего 3,22 £ = 0,252-16,8 = 4,23 4—10 10—2 2—1 2,40 £ 1 = 0,074-16= 1,18 £2=0,051 -15,4 — 0,78 £3=0,1855-6,3=1,17
2-3 Всего 4,23 £=0,355’10,3 = 3,66 3—10 10—2 3,13 £1 = 0,197 • 19,3 = 3,8 £2 = 0,051 • 15,4 = 0,78
2—4 Всего 3,66 £ = 0,257-15 = 3,86 О 1 СЧ ! 1 ? xf О 4,58 £1 =- 0,0745 16= 1,19 £2 = 0,059.15,4 = 0,78
3—4 Всего 3,86 £=0,492’8,3 = 4,08 4—10 10—3 2,10 £j = 0,0745’16=1,19 £2=0,197-19,3 = 3,8
3-9 Всего 4,08 £ = 0,797 12,4 = 9,88 3—10 10—9 4,98 £, =0,197 19,3 = 3 8 £2 = 0,0835-10,7 = 0,89
•и .1 - 4-7 ь Всего 9,88 £ = 0,503’17,5 = 8,8 4—10 10—7 4,69 Д = 0,0745 16= 1,19 £2 = 0,1 485 48,3 = 2,72
4—8 Всего 8,8 £=1,29’12,5=16,3 4—10 10—8 3,91 £f = 0,0745-16= 1,19 £2 = 0,216-10,4 = 2,25
Всего 16,3 3,44
235
Продолж. табл. 5.18 я1
Непосредственная связь двух пунктов Связь кратчайшей связывающей сети
1 — Г1 L -- а 1 Участки L 1
4-9 5 = 0,427-5,9 = 2,52 4--10 10-9 5] = 0,0745 16= 1,19 52-=0,091 - 10 = 0,97
5—6 Всего 5 = 0,451-12,8 = 5,77 2,52 5—4 4—6 2,16 5f = 0,268 6 3= 1 69 52=-0,304-1’1,5 = 3,5 1 3 а f
Всего 5,77 5,14
6-7 5 = 0,635-6 = 3,81 6—10 10—8 5, = 0,884 -16,1 = 1,4-2 52 = 0,1697-18,3 = 3,11
Всего 3,81 4,53
6-8 5 = 0,263-6,1 = 1,6 6-10 10—8 5, =0,0884-16,1 = 1,42 52 = 0,0216-10,4 = 2,25
Всего 1,6 3,67
6-9 5 = 0,185-8,9=1,65 6—10 10—9 5, =0 0884-16,1 = 1,42 52 = 0,091 10,7 = 0,97
В с е г о 1,65 2,19
7-8 5 = 1,29-8,2 = 10,58 7—10 10—8 5, =0,1697 18,3 = 3,11 52 = 0,216-10,4 = 2,25
Всего 10,58 5,36 :s
8—9 5 = 0,879-7,3 = 6,42 8.-—10 10—9 5[ = 0,216-10,4 = 2,25 52 = 0,098-10,7 = 0,97 3 •t
Всего 6,42 Г 3,22
4—6 5 = 0,208-11,5 = 2,39 4 — 10 10—6 5; = 0 074 16= 1,18 5^ = 0,0805-16,1 = 1,29
Всего 2,3t 1 2,47
236
Таблица 5.19
ILt именование участка Протяжен- ность, К.М Грузонапря- женность, ТЫС. т J1 Е|тенснв- ность движе- ния, авт/сут Категория ДО]) оги Приведенные затраты, тыс, руб.
1—01 ' 2,4 125,8 378 IV 30,56
2—01 5 ,4 £41,7 2526 ш 262,31
Oj—10 10,1 887,9 2624 III 568,82
3—()) 9,3 52,4 158 V 74,30
5-4 6,3 96,6 291 IV 72,14
4—0., 1 ,8 477,7 1431 ш 55,40
0,-9 - 4,1 513,1 1510 III 131,84
9—03 2,6 691,6 2985 III 10а,15
Оз—10 8,7 895,4 2417 III 410,39
6-03 8,6 265,2 796 IV 185,25
6-0!. 3,1 37,2 112 V , d 2
7—01 4,2 . 62,7 188 V 35,61
3—04 4,4 70,5 212 IV 45,33
6—10 10,4 71,2 214 IV 107,46
II того 81,4 5002,3 1 <5 015 h * 2046,99
Глава 6
РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА РЕКОНСТРУКЦИИ ДОРОГИ
Задание 6.1
Оценить перспективную интенсивность и состав движения ,
на реконструируемой дороге
Исходные данные
Необходимо разработать проект реконструкции дороги А — Б„
расположенной в Московской об л., с детальным обоснованием целе-
сообразности проведения реконструкции (рис. 6.1). За исходные
данные принимают сведения по учету движения за последние 5 лет,
а также данные паспорта дороги (геометрические элементы, со-
стояние покрытия, сроки проведения последних ремонтных работ).
Эти данные являются исходными для всех заданий настоящей
главы.
В основу обоснования реконструкции положены расчеты перс-
пективной интенсивности движения, скорости транспортных пото-
ков, уровни безопасности движения и потерь- народного хозяйства
от дорожно-транспортных происшествий. В качестве мероприятий
по охране окружающей среды предусмотрено запроектировать со-
оружения по снижению транспортного шума.
Решение
Перспективная интенсивность движения — основной показатель,
определяющий категорию дороги и размеры капиталовложений в
реконструкцию. Следует учитывать размер интенсивности п тенден-
ции ее развития, сложившиеся в период, предшествующий разра-
ботке проекта реконструкции дброги.
Рис. 6.1. План реконструируемой дороги
238
Анализ данных учета за последние 5 лет позволил выявить изме-
нения в интенсивности движения по длине дороги, а также ее ко-
лебания в течение года. Наибольшая интенсивность характерна для
участка с км 20 по км 27, реконструкция которого назрела. Этот
участок, как и вся дорога, по техническим характеристикам соот-
ветствует IV категории, хотя интенсивность движения (1890
авт/сут) находится в пределах, установленных для дороги III ка-
тегории, и в ближайшие годы их превзойдет.
Средний состав потока на реконструируемом участке: 16%
легковых автомобилей, 6% автобусов, 20% грузовых автомобилей
грузоподъемностью до 4 т, 49% грузоподъемностью до 5 т и 9%
грузоподъемностью 7,5 т. Стабильность состава за последние 5 лет
свидетельствует о том, что его можно положить в основу расчета
требуемой прочности дорожной одежды как на период обследова-
ний, так и на 20-летнюю перспективу, имея в виду назначить на
всем протяжении дороги покрытие усовершенствованного капиталь-
ного типа.
На участке с км 20 по км 27 наблюдается сезонная неравномер-
ность движения, характерная для дорог, расположенных близ сель-
скохозяйственной территории. Годовой график интенсивности дви-
жения имеет три максимума: весенний — в апреле (2150 авт/сут),
осенний — в сентябре (2250 авт/сут), вызванные полевыми сель-
скохозяйственными работами, летний — в июле — самый высокий
(2450 авт/сут), обусловленный потоком отпускников и туристов.
Это позволяет вычислить коэффициент сезонной неравномерности
интенсивности движения (коэффициент сезонности) как отноше-
ние максимальной в году суточной к среднегодовой суточной интен-
сивности движения:
=2450/1890= 1,3.
Для расчета прочности дорожных одежд перспективную сред-
негодовую интенсивность движения умножаем на коэффициент се-
зонности весеннего периода, значение которого находим из отно-
шения
ЛЕ = ^соДУсут =2150/1890= 1,14.
Считая, что па реконструируемом участке дороги в ближайший
период район тяготения останется неизменным и в нем не пред-
полагается организация новых предприятий, строек или городов,
при определении перспективной интенсивности движения Л9 можно
исходить из гипотезы об ее изменении по геометрической прогрес-
сии с постоянными темпами роста:
где jV0 — интенсивность в последний год учета;
q — коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения.
Интенсивность движения в последний год учета составляла
1890 авт/сут. Реконструкцию дороги планируется завершить пол-
ностью через 4 года. За этот же период будут отремонтированы и
239
улучшены дороги близ реконструируемого участка. Исходя из сло-
жившихся тенденций развития интенсивности движения на рас-
сматриваемом участке за последние годы, примем на период рекон-
струкции дороги (4 года) показатель ежегодного прироста равным
1,07, а дополнительный приток автомобилей с более совершенных,
чем до реконструкции, подъездных путей и дорог учтем введением
коэффициента Кп= 1,145, полученного по данным обследования се-
ти дорог района. Тогда интенсивность движения после завершения
реконструкции ’ 1,073=1890• 1,225=2315 авт/сут, а с уче-
том прироста интенсивности после завершения реконструкции
Л’4 = Л7ЛТ—2315-1,145 = 2650 авт/сут.
В первые 7 лет после завершения реконструкции показатель
ежегодного прироста будет большим (1,08), а затем с течением
времени темпы прироста будут уменьшаться. В последующие 3 го-
да показатель прироста снизится до 1,04, а в следующие 10 лет до
1,03. При этих условиях интенсивность движения: иа перспективу
7 лет ;У- = Лч1,086 = 2650-1,6 = 4260 авт/сут; на перспективу 10 лет
Лбо —4260-1,042 = 4260 1,08 = 4600 авт/сут; на перспективу 20 лет
Лыо=4600 1,039 = 4600-1,3 = 5940 авт/сут.
Максимальная летняя интенсивность иа перспективу 20 лет
Лгл ——5940 • 1,3 = 7722 авт/сут может быть положена в осно-
ву определения пропускной способности дороги, ширины проезжей
части и земляного полотна.
^Максимальная весенняя интенсивность движения может исполь-
зоваться для расчета требуемой прочности дорожной одежды:
,V1S=Дг20—5940. 1,14 = 6770 авт/сут.
Заданна 6.2
Оценить скорости транспортных потоков по участку дороги
для тожшю-эксжоАШческого сравнения зэриантоБ реконструкции
Скорость потока служит основой для расчета экономических по-
казателен работы подвижного состава автомобильных дорог. На
нес влияет большое число факторов, от полноты учета которых за-
висит точность последующих экономических расчетов, основанных
на скорости движения как основном транспортно-эксплуатацион-
ном показателе. В технико-экономических расчетах каждого вари-
анта скорость транспортного потока определяют по отдельным
участкам как средневзвешенную величину с учетом их геометриче-
ских элементов, состояния покрытия, длительности периода эксплу-
атации в различных погодно-климатических условиях, интенсивно-
сти и состава движения:
Чр —Vi {80—5 Н-р.ч'П—/рр
где v,-— коэффициент снижения скорости;
б— коэффициент, характеризующий влияние типа дорожной одежды (ее
прочностных характеристик) на скорость движения;
240
Nt—интенсивность движения на исходный год (год ввода дороги в
эксплуатацию), авт/сут;
«s, ₽s — коэффициенты, характеризующие влияние эксплуатационного сос-
тояния дорожной одежды на скорость;
фбр — показатель, характеризующий влияние воздействия подвижного
состава на эксплуатационное состояние дорожной одежды;
фбр = 3,65-10 4(SGj-рГjу;(3j)т)j;
Gj—вес каждого типа подвижного состава в порожнем состоянии, т;
Г] — поминальная грузоподъемность подвижного состава каждого ти-
па, т;
V; — коэффициент использования грузоподъемности (пассажировмести-
мости) ;
₽j — коэффициент использования пробега;
г],- —доля автомобилей данного типа;
<ф(6) — функция, учитывающая влияние межремонтных сроков между
средними ремонтами на изменение скоростей потоков автомо-
билей; при росте интенсивности движения по закону сложных
процентов
q —коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения;
«—коэффициент, учитывающий влияние состава транспортного пото-
ка на скорость (принимается в зависимости от доли легковых ав-
томобилей в потоке рл);
Ка i — коэффициент, учитывающий влияние геометрических элементов
дороги н средств организации движения на изменение скорости
(принимается в зависимости от размеров геометрических элемен-
тов дороги и схемы организации движения);
?'(A i) —-функция, учитывающая размер и характер ежегодного прироста
интенсивности движения на скорость транспортного потока. При
росте интенсивности по закону сложных процентов f(tpi)=q
tp — расчетный год эксплуатации для технико-экономических расчетов
(зависит от возрастания интенсивности движения);
|7—типы автомобилей в транспортном потоке (легковые j = l, автобу-
сы /=2, легкие грузовые /=3, средние грузовые /—4, тяжелые
/=5).
Б табл. 6.1 приведены расчетные значения показателей, входя-
щих в эту формулу, применительно к условиям Московской об л.
Вследствие того, что ряд входящих в расчетную формулу фак-
торов зависит от дорожных условий, при расчете скоростей тран%
портных потоков удобнее и нагляднее представить результаты рас-
четов в виде линейного графика. Такне графики построены для су-
ществующего положения (рис. 6,2) и двух вариантов реконструк-
ции (рис. 6.3 и 6.4). На графиках приведены итоговые значения
коэффициентов снижения скорости тч и Kai. Границы отдельных
участков определены с учетом зон влияния различных факторов на
скорости движения. Значения коэффициентов снижения скорости
ti, т2) т10 и т при построении линейных графиков приняты на
основе данных, приведенных в учебном пособии Г Показатели, не
зависящие от геометрических элементов и входящие в качестве рас-
четных величин в формулу скорости транспортного потока, обос-
нованы табл. 6.1.
! Сильяпов В. В., Ситников Ю. М., Сапегин Л. Н . Расчеты
скоростей движения на автомобильных дорогах. М.: МАДИ, 1978, с. 81—-90.
9—1726 241
Таблица 6Л
Расчетные значения Расчетные значения
Показатель до реконст- после рекой- Показатель до реконст- после рекой-
рукции струкции рукции струкции
Дб, авт/сут — 2650
6 0,02 0,01
CU 23,5 9,0
ф (б) 80 60
5,52 9,93 Д, т*б
я 1,07 1,07 /=1 0,7 0,7
б 5 8 / = 2 6,0 6,0
а (при /=з 4,0 4,0
Д.Г =16%) 1Ь fin 0,017 22,2-10^4 0,017 2'2,2-10—4 У — 4 Н *з 5,0 7,5 5,0 7,5
< СЧ со 0,16 0,16 Y у:
0,06 0,06 /=1 1,0 1,0
0,20 0,20 /=2 0,78 0,78
/ = 4 0,49 0,49 j = 3 0,80 0,80
/=5 0,09 0,09 1 = 4: 0,80 0,80
Gj, т:!:б 1=5 0,85 0,85
Г?:
/ = 1 о 1,2 4,3 1,2 4,3 —1 СМ С 1,0 1,0 1,0 1,0
Т ТТ 1 сд 3,25 4,3 6,5 3/25 4,3 6,5 ГО ИД.11Д 0,58 0,58 0,65 0,58 0,58 0,65
см. рис. 6.2 см. рис. 6.2
2,25 2,25
У 13 13
С и л ь я нов Б. В., Сит н и к о в Ю. М.т Сапегин Л* Н. Расчеты скоростей
движеЕ1Ия на автомобильных дорогах. Мл МАДИ, 1978. 115 с.
В зависимости от состава движения принимается по «Краткому автомобильному
справочнику» Ц-1ИИАТ. М.: Транспорт, 1982).
*3 Методы оценки эффективности мероприятий по повышению транспортно-эксплуата-
ционных качеств дорог и безопасности движения/Под ред. Л* А. Бронштейна. М.: Высшая
школа, 1971, с. 50.
*4 С н льяиов В. В., С н тпиков Ю. М., Са пеги н Л. Н. Расчеты скоростей
движения Eia автомобильных дорогах» Мл МАДИ, 1978, с. 90.
*й Указания по определению экономической эффективности капитальных вложений н
строительство и реконструкцию автомобильных дорог. БСН 21—75 Минавтодора РСФСР*
Мл Транспорт; 1975. 63 с»
В качестве примера расчета скорости транспортного потока рас-
смотрим несколько последовательных участков при существующих
на дороге условиях (до реконструкции). С этой целью введем обо-
значения:
для члена формулы, характеризующего влияние состояния по-
крытия и типа дорожной одежды на скорость,
Г(5)=6[0Жа8г|?бРф(Л)+рз];
для члена формулы, характеризующего влияние интенсивности
движения на скорость,
Г(Д0 =0,0760?/,/{).
Выполняя расчет F($) и F(N) соответственно для условий до
и после реконструкции, получим:
242
J5 -
1^13
0:^ /П 7')Т[ '
, ____-Л21_ ___
//I-жодно-/:лимая/слш/.р- р/г игноры
rt -прс>7)7>о.ь7 угле1//
ы i и , w in > ь i iwin ьи«в™
rr - i^C/77£Z?
ip ^01 ори Г породой '7ОС1РП,!2Ц7И8НиП
7С7р27уз/<р/77и 0 п7273
?5 - fiThMOOffih
т8-ширина обочин
т7 - v и спо полис 30'ил/с пая
гв раселе/шше пуннты
9/)
и»' •
12
-дорошые рсяоЗия пород оодьо.^^ 1в
Чг
^ш/яилсе ризыоткн г персеечеиия
\k7j777 роз ме/и о и
te- ПроднЯМ/ый IpifiUH
* ^З-р^диде нриЗий в пл и//о
= /С -
30 -
25 к
20
in
inir
,•? j?-j
f n
U?
/7
l?2i
U'4
'Eil
/7,75
7,00 “
'. Z'JJDi
\у _
/4
№
ft
>2
/у
44'
7}ОЗ МО/ПЦ и Он/l -/pf/LV/i ОрС/П
789Q
/7,4
>-_ •••. i-t ’ 4 Ь-
'-о КО • *_ и JC1£
!Р
1 *Ч*е КО
7'ип уа.шрпми
Нмтеноид,чисть движения асхлд//ис
иода, п От/сут
7я <о ^77/Л г о г7/ ни перЗоехармлй
итоге, пУш/суш
Г/
//a прмзж/зи. uae/uu ujpoчин. mJ
ТГТядне
8 првФи пе
Зи.7/,лос'7пи,м
Тип исресеиен(1ЯгЗпдимдс7пь /к/нихрз.
Прод/пчьный. yv.fwtp /сп
Нрях/ь/е и пр//3з/в
ii
Л7
2^0
0-7./Т^О
Моемы, путеиробнды, сужения
План дороги
ТрОСШсЛ
nnff-Ж
_U l__--
|Я-Ж Ж ж зм 300 ;ло И£?
—и—
$81}
300
iOQ ' fii! _______________
Г П JJ L~: /Z/r7Af
К! д./^jj/w JL
д. хледниниоо Т
rez+vA+'zi
?
!
3
2
Ж
p A^j’6'L-'/7(76
ж ж
Нипомон/ры
№
<>2Z
Рис. 6.2, Линейный график участка до реконструкции
до реконструкции (существующее положение)
Fl (S) =0,02[0,5-2650‘23,5-22,2-10~4 5,52+80] =9,23 км/ч;
после реконструкции
F2(S) =0,01 [0,5-2650-9,0-22,2-2 • 10“4 • 9,93+60] =3,22 км/ч.
Таким образом, снижение скорости, обусловленное состоянием
дорожной одежды, в первом случае составило 9,23 км/ч, во вто-
ром — 3,22 км/ч.
F (2V) = 0,076 -0,017- 2650 • 2,25 = 7,7.
9*
243
Зпюра
екорастей
ддижения
транспортное
потока
15 - а ' гЗ
Скорость , км/ч А 33 ф " Й Г " г- к * r-j к ’[ Л. v?,? Дем он.Р г--. 1 43,3 1 1 23,3 ?3.& р - J у; рч ^-: £} " • —'- ' • L У ..
Vi = m. - П r i оу Л 57 : г .7451 'К ёз’ ts £45 1 3,5 £45 _£ 11^ -ъ 1 : . • । । - j- д'дЛ-1
Козфртщтнт снижения скорости т - мзодножяиьттячеа/ие факлицт ?7 6,80 'СУП
г, -продольный ум/тн 26 с 6 л г 3 i':’- тс '' ан , Г Л 1 2? 1^= -1 7,3 ie^j \i?
- с ос тад дди жен и я 25 0 72
тг - та р ина проезже й чп. ап и, с уж вниз 24 с0
Z, -радиус /(радой 6 т/тт 23 & /.'2 !Т
т$-$идимасть ди рое а 2'2 1,6 §1 11, р f 2.
с6 - (нирана' обочин 21 ip i
Т - число полос движения 28 ip / / т/_ _ ।
т& - населенные пункты С 8 ан 1 1" ££г
rs -дорожные челобия перед падю^м i3 ip . й с о iA L_!_i— —
Ты наличие ризмепптрюресечтш 3 0Л8 U 7 8,78 mi 1 °’78 г
ЛЦ- Я#- /пип раз мел/к и /5 0,02 0. 75 0.62 /7Г т 0,62 А' '
/Сд* пллдольный уклон >д сл < 3 7,8 1,0 ” уо
и радиус придай 8 плане Н /.(? 7= Й 1Р -' н Q ' J ьи .2 5 1,11 . Г "
= к« у- к‘й * К% >3 У №?. §1 .023 I ! -J 1S 075 С": т?\0р:. 1
Топ ралме/тт I • 1 Г f, - X I-- —— f
U — —_ у-—
Мнтжи$ниСПЖ дЗижеНКЯ ШОдиОеОтдл^у^ 3 2.6з0
ннпт/tc tt Юность па / top с со на смой дорогр ДО п 0 ?Л it
Ширтш проезжей части и обочины 9 8.75-7,5-3./5 (.V J -1< ?э • J, /5 3, Z? - /, 63.75 । . '
Расстояние дидимпсти, м 8 плане £ с^з ^2. ч 031 : Ы 47.' S'
в профиле 7 Сё
Тип пересечения^ Лияиыпсть на там с- /юбпнное т + канилизирежнное
ЛрсЗтпмй уклон, У»* 5 у/ й S L ® . ...
Прныые и кридьт 4 /? птш 6ОО р 1—1 шло —[ 1 1 J?z’.1 с t а
500 ЫЧТ —' -Aw ,WU 4^;lj
Мосты, путепроводы, сужения 3 г-ныТ.
План дироеи 7 EiZ/. . Л. Сриикн
5 L
Километры ^20 < >21 Э 22
Рис. 6.3. Линейный график реконструкции участка с км 20 по км 27 (вариант I)
.Расчеты скоростей по участкам целесообразно вести в таблич-
ной форме (табл. 6.2).
Линейный график (см. рис. 6.2), построенный по результатам
расчета скоростей, приведенного в табл. 6.2, дает наглядное пред-
ставление о транспортных качествах существующей дороги. Наря-
ду с использованием этих данных в технико-экономических расче-
тах, связанных с оооснованием эффективности реконструкции, ли-
нейный график позволяет сделать ряд выводов о необходимости
реконструкции конкретных участков. Например, участки 12, 13, 14,
33, 34, 36, 39 имеют средние скорости транспортного потока на рас-
244
четный год не более 8 км/ч, что свидетельствует о неустой-
чивом режиме движения на них в связи с высокой загрузкой дви-
жением.
При комплексном анализе с целью разработки мероприятий по
улучшению движения на дороге указанные обстоятельства следу-
ет учесть.
В качестве характеристики, используемой при технико-эконо-
мических расчетах, вычислим среднюю скорость транспортного по-
тока по данным, приведенным на линейном графике. Для этой цели
воспользуемся формулой
V
ср —
(21,0-0,16 + 18,3-0,04+13,1 -0,12+...+ 17,7-0,08 +
+ 22,8-0,52) = 18,1 км/ч.
'-г р < 7ч- $8 и шеи и я я A7/Jf?a;V/iyTWАО £ • >5 wwria Й Zr.
_ (
С if а pai-т; л.м/у -л, 2- -г _+
?
2 д'?
/W - • А'•
/.-.Y.'-'JA
r, - гасЛ’;д(? AV
r _ W/.'*fi
~ paifaifa itpafoa 3 wwe
tj - Уади м +-V? ;'j iVy+Tn'
T, - ^+60,+ £(ifv,-7H
7У- цbf /jt- riw.'
______22_
_____2i
2?
?r~------
г J п У AJ.J Пп I??
^ч. П-, 1*Г%
•’1* t:.
№
0.1?
(//J?
i.nd
з5, £’
• 1 ► -Г ы ^Л''
С.1 +4
гч
АУ77
Tg- - ft.-: U реДг7,'
ygftb r.H/jCW-M
fJfl - w 7/,- W Г сл.' '1 tf_.'-Z+? !+7с'ь р,7 у '?•/ + и _ । г г
/пул1 /'HJw.wrby тр i?./;-' р,7/т I U7d’ L’.P/ 0.74?
/(Д." '.^^^‘'71..тДб2/1 У? J. g ГВ| iff | 'cl !.О p./.'J /Л f.n KL^.
Г i и i. S i G.M 1 *_ тт v^' 'C OPt: 051 i/,75
ТИП pQJMfti'RKd l2 .
!}Ц1Г)еиса5(1^й Мнения urxatfiiiw оДЙ?, jjjjjjj
fjpOSJ.rtfi'i' I' Л-' £ .. . a/zj '.;г, 5 -.7. 7,7
Д -7/7^6 500 м
fluffy M&CFTI/f,№ 5 лрйфадс 7 fatfi ее ib'OM
Тцп nepsre^'sъ'++ .4/7 '1/1* +4 Ъ 6'|? Л?1,' / ц н(> Т КО л'н лв J lf;>n3/7/WV I- Л'м-П/.”
/фенольный //^Л'У/4 ?. и 5 J%L_.
1 да
1 _лг£’^
7
/’РЯМЬ/Х ft f-ipi titbit!
да
План A-
.tT-.'fa
{&?
AfffCfTJbf, ppit'fWl'X
ftuWMtWiptp
25
4 25
2
/ ?/,!' l( ir i
Рис. 6.4. Линейный график реконструкции участка с км 20 по км 27 (вариант 2)
245
Таблица 6.2
№ участ- ка Пикетаж от км + до км Протяже- ние, км К . Ct i Л, (S') F(W) Скорость транспорт- ного по- тока, км/ч
I 20+000—20+ 160 0,16 0,41 1,02 9,23 7,70 21,1
2 20+160—20+200 0,04 0,37 1,02 9,23 7,70 18,3
3 20 + 200—20 + 320 0,12 0,31 1,15 9,23 7,70 13,1
4 20 + 320—20 + 400 0,08 0,34 1,15 9,23 7,70 15,2
5 20 + 400—20 + 800 0,40 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
6 20+800—20+920 0,12 0,37 MI 9,23 7,70 17,7
7 20+920—214-000 0,08 0,30 1,11 9,23 7,70 12,8
8 21+000—21 + 120 0,12 0,26 1,20 9,23 7,70 9,2
9 21 + 120—21+200 0,08 0,32 1,20 9,23 7,70 13,4
10 21+200—21+400 0,20 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
11 21+400—21+600 0,20 0,28 1,15 9,23 7,70 11,0
12 21+600—21+720 0,12 0,24 1,44 9,23 7,70 5,9
13 21 + 720—21 + 840 0,12 0,23 1,33 9,23 7,70 6,0
14 21+840—21+880 0,04 0,17 1,02 9,23 7,70 4,3
15 21 +880. -22 т-000 0,12 0,32 1,00 9,23 7,70 15,0
16 22+000—22 + 360 0,36 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
17 22 + 360—22 + 540 0,18 0,43 1,10 9,23 7,70 22,0
18 22 + 540—22 + 720 0,18 0,43 1,15 9,23 7,70 21,6
19 22 + 720-23 + 000 0,28 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
20 23 + 000—23 + 240 0,24 0,33 1,16 9,23 7,70 14,5
21 23 + 240—23 + 480 0,24 0,32 1,00 9,23 7,70 15,0
22 23+ 480—24 + 000 0,52 0,39 1,09 9,23 7,70 19,9
23 24 + 000—24 + 080 0,08 0,31 1,10 9,23 7,70 15 ,6
24 24 + 080—24+200 0,12 0,31 1,10 9,23 7,70 13,5
25 24+200—24-8280 0,08 0,35 1,00 9,23 7,70 14,1
26 24 + 280—24 + 360 0,08 0,39 1,00 9,23 7,70 19,9
27 24 + 360—24 + 600 0,24 0,31 1,20 9,23 7,70 14 ,8
28 24 + 600—25 + 000 0,40 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
29 25 + 000—25 + 520 0,52 0,39 1,00 9,23 7,70 19,9
30 25 + 520—25 + 680 0,16 0,36 1,10 9,23 7,70 17,0
3,1 25 + 680—25 + 800 0,12 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
32 25 + 800—25 + 880 0,08 0,27 1,20 9,23 7,70 9,9
33 25 + 880—26 + 000 0,12 0,15 1,20 9,23 7,70 3,4
34 26 + 000—26 + 040 0,04 0,18 1,00 9,23 7,70 э, 1
35 26 + 040—26 + 080 0,04 0,24 1,00 9,23 7,70 9,3
36 26 + 080—26+120 0,04 0,23 1,15 9,23 7,70 7,5
37 26+120—26 + 200 0,08 0,33 1,15 9,23 7,70 14,6
38 26 + 200—26 + 240 0,04 0,27 1,15 9,23 7,70 10,3
39 26+240—26 + 280 0,04 0,24 1,15 9,23 7,70 8,2
40 26 + 280—26 + 400 0,12 0,36 1,11 9,23 7,70 17,0
41 26 + 400—26 + 480 0,08 0,37 1,П 9,23 7,70 17,7
42 26 + 480—27 + 000 0,52 0,43 1,00 9,23 7,70 22,8
Это значение и следует использовать в технико-экономических
расчетах при оценке существующего положения на участке с км 20
по км 27.
По приведенной методике были вычислены скорости транспорт-
ного потока для двух вариантов реконструкции (см. рис, 6.3 и 6.4)
и получены следующие значения средней скорости: по варианту 1
fср = 32,7 км/ч, по варианту 2 иср=39,7 км/ч, которые использова-
ны в последующих примерах.
246
Задание 6.3
Оценить безопасность движения на участке реконструируемой
дороги
Для обоснования необходимости реконструкции дороги выпол-
ним анализ степени обеспечения безопасности движения на ней,
используя метод коэффициентов аварийности, основанный на обоб-
щении статистики дорожно-транспортных происшествий без учета
и с учетом их тяжести, а также используя метод коэффициентов
безопасности, основанный иа связи между вероятностью происше-
ствий и отношением скоростей одиночных автомобилей на смеж-
ных участках. При учете тяжести дорожно-транспортных проис-
шествий оцениваем ущерб народного хозяйства от их возникно-
вения.
Три эти метода не исключают, а дополняют друг друга.
Оценка степени обеспечения безопасности движения по коэффи-
циентам аварийности. Итоговый коэффициент аварийности вычис-
ляем как произведение частных коэффициентов, учитывающих
влияние элементов плана и профиля дороги:
Кнт — К1К2К3-К и,
где /<1, К2 — Кн — отношение числа дорожно-транспортных происшествий при
том или ином размере элемента плана и профиля к числу
происшествий на эталонном прямом и горизонтальном участ-
ке с проезжей частью шириной 7,5 м и твердыми широкими
обочинами.
Значения частных коэффициентов аварийности сведены в таб«
лицы и опубликованы в литературе 5
Результаты расчетов оформляем в виде линейных графиков
(рис. 6.5), при построении которых учитываем зоны влияния отдель-
ных элементов плана и профиля дороги:
Подъемы и спуски . . . . .
Пересечения в одном уровне .
Кривые в плане с обеспеченной
видимостью при 7? >400 м .
Кривые в плане с необеспечен-
ной видимостью и кривые в
плане с /?<400 м , . . .
Мосты и путепроводы . . .
Пересечения в разных уровнях
Зона влияния
100 м за вершиной подъема;
после подошвы спуска
в каждую сторону по 50 м
в каждую сторону по 50 м
Населенные пункты
150 м
в каждую сторону по 100 м
в каждую сторону по 1000 м
в пределах между примыканиями к
основной дороге переходно-скорост-
ных полос и правоповоротных съез-
дов
в каждую сторону по 1000 м
'Бабков В, Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных до-
рог. Ч. II. М.: Транспорт, 1979, с. 169—171. Справочник инженера-дорожника:
Изыскания и проектирования автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1977, с. 336—
247
W
1 MJ-
cS ta
t-i
C'.J -3
90
80
10
50
00
20
10
Тимера ундсмков
глЯ; бнтетйбЗ/тсн/ё дЗн/кенд/р ' _ _
7j-£/^/jj£^Z7 части __
/?ГЯ7/^3.^//737 //Azy//
ft- .расЗиусИрнВых ТГпллнё ______
W~ ^ймпсп/утзориён ____________ ''
ft- танина мосптТри пуспнтшбс/(ГвЗ_'__
ft ^ЙГлйна ирнмыГунаспнйн?__________
- nepicfiиония S U{70om урпЗне___
Ут~~тЦр ПСрР-СРЧШШ ________________
Kjr~- Мимисть на пнрссечеуни
7^г- иусна пи/тс $5йжнная
Хул '-'' ЙОС Г д<67 f1 ШП У П Стр5й ff_ц __
.^ '- 'у^ФФйи.ис/(П1 сиёпненпн ""
J нт с/нО56та7п1У ёбннтнин. и б/п 1снт ,_
Гтг_п / с н сн&сти на пересё/шс^сё ^/огет11т1суп1
Iпррезывй настн/м__________________
7 н н г л*
[''” " AzrOTW/WZ* "
|____бппимпстп,м_____,_ t .___
j ^pt'Tfmtpu; j? r За (Зилу ост и ну ниа, м_
уннон, Иь 7
I и кри&ые
ii гП/тенриЗс/скн
3 Роан
J A7//7ft<ft?/Wr/
</A7W? 7па
JJ
7z>5
_ ' _L
63,3
792
7p9n’
62^
33f6
13,1
/V
ЛЗ
ЭД
•^5
8.2
блГз.з
ES
fl 5__________
2A_________—
2.2______
/,Я У'Ш
- 1!с11д 1 ?.М 1
и м А]
Г5
^5
2.fj
б 'нлинс' ~ПЗ| И '' И~~ '2
".. Ж_
11 профиле __
ГЗЕ1
п~~
_Ж..
___.гЖ____^г—
ЯЮ0tJUj^~2c3J 5i?p ^JU1J7'iW
,Л1 >56...........
7G(l
Р>|Д7_}
IT-
gZy;.7Z3 Jp_
1/. fyU&tU 2?
i---------*-—"*.*: r— • •
П /. Х'/а/
эго
&2I
ft_~ ШИРН/М, WfapUH
60
30
я,0
34.6
L
U
Ж
J 2^
/Ж t
Э
Э 6* Э13
$??
Рис. 6.5. Линейный график коэффициентов аварийности
Влияние населенного пункта (расстояние до начала застройки)
учитываем введением дополнительного коэффициента К\р.
Расстояние до населенного
пункта по оси дороги, м
О 200
2
200.-600 600—1000
1,5 1,2
С начала назначаем частные коэффициенты аварийности, име-
ющие одинаковые значения для всей дороги или для сравнительно
больших по протяжению ее участков.
К таким коэффициентам относятся: 7(1 — учитывает интенсив-
ность движения (для 1V==189O авт/сут, Ki = 0,5); /<2 — характеризу-
ет влияние ширины проезжей части (при ширине проезжей части
дороги 7 м и неукрепленных обочинах /<2=1,5); Кз — отражает вли-
248
яние обочин (для дорог с обочинами шириной по 0,5 м АД —2,2);
АЗ — характеризует влияние длины прямых участков (анализируе-
мый участок изобилует кривыми в плане и расстояния между
кривыми везде менее 1 км, поэтому As можно принять равным 1);
Аю — учитывает число полос движения (дорога двухполосная,
поэтому /<ю= 1'); — отражает влияние коэффициента сцепления
Ф (при отсутствии данных за расчетный принимаем <р=0,4, тогда
7614 = 2).
Затем выбираем коэффициенты для отдельных элементов доро-
ги и наносим их на линейный график с учетом зон влияния,
Расчеты удобнее вести в табличной форме, последовательно
перемножая коэффициенты, соответствующие отдельным участкам.
Ведомость итоговых коэффициентов аварийности для участка е -Д
км .20 до км 27 приведена в табл. 6.3.
График коэффициентов аварийности строим на миллиметровой
бумаге, строго придерживаясь масштаба и нанося границы от-
дельных участков, в пределах которых находятся определенные ча-
стные коэффициенты аварийности с учетом их зон влияния./По ре-’
зультатам расчетов (см. табл. 6.3) строим эпюру итоговых коэф-
фициентов аварийности. В проектах реконструкции дорог в услови-
ях равнинного и холмистого рельефов участки с коэффициентами
аварийности .более 25—40 рекомендуется перепроектировать.
Для анализируемой дороги, расположенной в холмистом релье-
фе, опасными считаются участки с итоговым коэффициентом ава-
рийности более ДОЗ На линейный график коэффициентов аварийно-
сти наносим линию, соответствующую Аи-г=40, и рассматриваем , ,
опасные участки, подлежащие реконструкции. На участке км 20-—Д.
км 27 таких опасных мест 12.
Участок 12 (Аит=62,4) опасен из-за сочетания кривой в пла-
не радиусом 150 м с кривой в продольном профиле при продоль-
ном уклоне 60%0 и необеспеченной видимости.
Участок 14 (7<ит = 83,2) имеет те же сочетания, но с худшей
видимостью.
Участок 15 (7<ит = 59,4) при тех же сочетаниях имеет радиус
кривой в плане несколько больший, чем в предыдущих местах.
Участок 17 (Аи? = 69,3) расположен между пересечением; в
одном уровне и участком с большим продольным уклоном.
Участок 32 (У11Т = 75,9) характеризуется кривой в плане с
необеспеченной видимостью в населенном пункте.
Участки 34—35 (А1И = 66 и АИт = 79,2) расположены в преде-
лах населенного пункта и имеют кривую в плане радиусом 150 м
с необеспеченной видимостью.
Участок 44- (А1П. = 59,4) имеет те же сочетания.
Участки 45 и 46 (Д\]Т =445,5 и 148,5) относятся к самым
опасным местам на дороге п характеризуются сочетаниями кривых
в плаце с большими продольными уклонами, необеспеченной ви-
димостью, узким мостом и близко расположенной деревней Грибки.
Участок 47 (Ант=49,5) расположен в месте с большим про-
дольным уклоном н с необеспеченной видимостью.
249
Таблица 6.3
ЛЬ участка Пикетаж с км -F по км Перемножаемые частные коэффициенты
I 20 + 000—20+080 0,5-1,5-2,2-1 -1-2 3,3
2 20 + 080—20+160 0,5-1,5-2,2-1 • 1-2-1,6 5,3
3 20+160—20+320 0,5-1,5-2,2-1 -1 -2-2,25-2,3 17,0
4 20 + 320—20 + 420 0 5-1,5-2,2-1 1-2-2,25 7,4
5 20 + 420—20 + 820 0,5- 1,5-2,21-1-2 3,3
6 20 + 820—20 + 800 0,5-1,5-2,2-1 • 1 -2-2,25 1 л
7 20 + 900—20 + 940 0,5 1,5- 2,2-1 1 -2-4 13,2
8 20 + 940—21+080 0,5-1,5-2,2-1 -1 -2-4-3 39,6
9 21 + 080—21 + 140 0,5- 1,5-2,21 -1 -2-4 13,2
10 21 + 140—21+380 0,51,5 • 2,2-1 1 -2 3,3
11 21+380—21+440 0,5 1,5-2,2-1-1-2-2,25 7,4
12 21+440—21+560 0,5-1,5-2,2-1 -1-2-2,8-2,25-3 62,4
13 21+560—21+600 0,5-1,5-2,2-1 • 1 -2-2,8-25 20,8
14 21+600—21+760 0,5 -1,5 • 2,2-1 1 -2-2,8-2,25-4 83,2
15 21 + 760—21+840 0,5 1,5 • 2,2-1 1 • 1 -2,8-1,6-4 59,4
16 21 + 840—21 + 900 0,5- 1,5 • 2,2-1 1 -2-2,8-1,6 14,8
17 21+900—21+950 0,5-1,5- 2,2 1 -1-2-2,8-2-1,5-2,5 69,3
18 21 + 950—22 + 000 0 5-1,5-2,2-1 1-2-2-1,5 • 2,5 24,8
19 22 + 000—22 + 400 0,5-1,5-2,1-1-1-2 з.з
20 22 + 400—22 + 460 0,5-1,5-2,2-1 • 1 -2-1,6 5,3
21 22 + 460—22 + 520 0,5-1,5-2,2-1-1-2-2,25 7,4
22 22 + 520—22 + 740 0,5 • 1,5-2,2-1 • 1’2-2,25 1,2 8,9
23 22 + 740—22 + 860 0,5-1,5-2,2-1-1-2 • 1,6 • 1,2 6,3
24 22 + 860—22 + 920 0,5-1,5-2,2-1 1 -2-1,2 4,0
25 22 + 920—23 + 280 0,5- 1,5-2,2- 1 ! -2-2,5-1,5 12,4
26 23 + 280—23+360 0,5-1,5-2,2-1 -1 -2-2,5-2 16,5
27 23 + 360—23 + 480 0,5-1,5-2,2-1-1 -2-2-3 -2 39,6
28 23 + 480—23 + 540 0,5- 1,5-2,2-1 -1-2-2 6,6
29 23 + 540—23+880 0,5-1,5 2,2-1 1 -2 5 16,5
30 23 + 880—24 + 060 0,5-1,5-2,2-1 1-2-5-1,25 20,6
31 24 + 060—24 + 140 0,5- 1,5 -2,2-1-1-2-5-1,25-1,6 33,0
32 24+140—24 + 240 0,51,5-2,2-1-1 -2-5-1,25-1,6-2,3 75,9
33 24 + 240—24 + 340 0,5-1,5-2,2-1-1 -2-5-1,25 20,6
34 24 + 340—24 + 400 0,5- 1,5 2,2-1 1 -2-5-4 66
35 24 + 400—24 + 520 0,5-1,5-2,2-1-1-2-4-3 2 79,2
36 24+520—24+600 0,5-1,5-2,2-1-1-2-4-2 26,4
37 24 + 600—24 + 800 0,5 1,5 - 2,2 -1 1 - 2 1,5 5,0
38 24 + 800—25 + 000 0,5-1,5-2,2-1 1 -2-2 6,6
39 25+000—25+520 0,5-1,5-2,0- 1 -1-2-2,5 8,2
40 25 + 520—25 + 680 0,5-1,5-2,2-1-1-2-1,6-2,5 13,2
41 25 + 680—25 + 720 0,5-1,5-2,2-1-1-2-2,5 8,2
42 25 + 720—25 + 780 0.5- 1,5-2,2-1 • I -2-2 6,6
43 25 + 780—25 + 800 . 0,5-1,5-2,2 -1-1 -2-4-2 26/4
44 25 + 880—25+920 0,5-1,5-2,2-1 1 -2-4-3 - 1,5 59,4
45 25+920—25+960 0,5-1,5-2,2-1 1-2-2.5-4 3 • 3-1,5 445,5
46 25+960—26 + 030 0,5-1,5-2,2-1-1 -2-2,5-4-3-1,5 148,5
47 26 + 080—26 + 160 0,5-1,5-2,2’1 1-2-2,5-4-1.5 49,5
48 26+160—26 + 280 0,5 1,5-2,2-1-1-2-2,5-2,25-4-1,5 111,4
49 26+280—26 + 380 0,5’2,2-1 -1-2-2,5’2,25-1,2 22,3
50 26 + 380—26+720 0,5-2,2-1-1-2-2,25-1,2 8,9
51 26 + 720—26 + 760 0,5-2,2’1-1 -2-2,25 7,4
52 26 + 760—27 + 000 0,5-2,2-1 1-2 3,3
250
I
I
t.
Участок 48 (ЛИт=1Н,4) имеет те же сочетания и кривую в
плане радиусом 300 м.
У Оценка степени обеспечения безопасности движения по коэффи™
/ циентам аварийности с учетом тяжести происшествий. Если воз-
[ можность быстрого капитального улучшения всей дороги ограни-
| иена; и предусмотрена ее стадийная реконструкция, то для уста нов-
ления очередности перестройки опасных участков необходимо до-
/ полнителыю учесть тяжесть происшествий.
i Для этого итоговые коэффициенты аварийности следует умно-
j1 жить на итоговые коэффициенты тяжести:
Л1 т = m I та/Из... /п 1!,
где «ц, гь,,тп— частные стоимостные коэффициенты, учитывающие средние
возможные потерн народного хозяйства от дорожпо-транс-
по р т н ы х п р о и сше ств и й.
За единицу дополнительных стоимостных коэффициентов принят
средний размер потерь народного хозяйства от одного дорожно-
транспортного происшествия иа горизонтальном прямом участке
дороги с ровным сухим покрытием шириной 7,5 м и укрепленными
обочинами. Остальные коэффициенты вычислены на основании дан-
ных о средних потерях от одного происшествия при различных до-
рожных условиях. Значения частных стоимостных коэффициентов:
Ширина проезжей части, м:
4,5 0,7
6.....................1,2
7—7,5..................1,0
9.....................1,4
10,5 . . ............1,2
14....................1,0
^15 с разделительной
полосой...............0,9
Ширина обочин, м:
<2,5 ................0,85
>2,5 1,0
Продольный уклон %0:
>30 /................1,25
<30...................1,0
1Ц|дч>-сы кривых в плане, м:
< 350 . . ..... 0,9
> 350 ................1,0
Видимость в плане и профи-
ле, м:
< 250 ............... 0,7
> 250 ............... 1,0
Мосты, путепроводы, пересе-
чения:
в одном уровне . . 0,8
» разных уровнях . 0,95
Число полос движения:
2.....................1,1
3 ....................1,3
4 1,0
Наличие деревьев, опор путе-
проводов на обочинах и разде-
лительной полосе . . . 1,5
Линейпый график итоговых коэффициентов аварийности с уче-
том тяжести дорожно-транспортных происшествий строим анало-
гично предыдущему, но анализируем только опасные участки, вы-
явленные но графику коэффициентов аварийности. Результаты рас-
четов также ведем в табличной форме (табл. 6.4).
Эпюра итоговых коэффициентов аварийности с учетом тяжести
дорожно-транспортных происшествий показала значительное изме-
нение степени опасности отдельных участков дороги (рис. 6.6).
Например, участки 45 и 46, которые были самыми опасными, на
эпюре итоговых коэффициентов стали еще более опасными. Веро-
251
WO
90
SO
| 1 70 5г t 60 й Ь 50 ъ § Ё 60 JI 30 20 10 IIT*
Итоговый, коэффициент аварийности 45 5 ЛЯ 7 77 3 82 75 0
с учетом тяжести происшествий. t
итоговый коэффициент аварийности 0,73 0,73 u 04
1 - ширина проезд ей части 1 / У 1
1 гпг-ширина обочин 0,85 0,85 w 0,85
] Ё ! т3-продольный уклон 7,25 1/25 2- 1
г а 3 гч радиусы кривых в плане 0,9 й,8
S £ ms -видимость волане и профиле 0,7 Dt7 ^7
те - мосты и путепроводы
£ g J с- пи-пересечения 6 овном уровне
тв-пересечения в разных уровнях
j т3- населенные пункты
3 J т}0- число полос движения V 1/ £
тц~ наличие препятствия на обочинах
| Итоговый коэффициент аварийности 62,4 83,2 58/ '/5,9
| Номер участка 12 /4 15 П 32
j Расстояния 120 WO 80 80 ] 100
Километры i £ 4- Qa ci § § 5 3 КГ ..4J + * •* *
Csj esj <Xj Cxi
у i
5?”78,2
3<i
60
Б68,2
W5
'"О ( S 326,7 33,5 79T0
> 2/ 0,9 0,7
— 1
0,85
0,8 0,9 ,
0' r 0,7 ,
35
I
1,1
I —— •• №8/ Ulh
ip ж 96 4-7 4Я
/20 so 120
I» i 2> + ГО) •M
Рис. 6.6. Эпюра итоговых коэффициентов аварийности с учетом тяжести дорож-
но-транспортных происшествий
ятиость дорожно-транспортных происшествий на этих участках при
очень тяжелых последствиях весьма велика, и они в первую оче-
редь подлежат реконструкции. Уширение моста и увеличение ра-
диуса кривой обеспеч-ат на этом участке безопасность движения.
На участках 12, 14, 17, 35, 44 и 48 значения итоговых коэффи-
циентов аварийности с учетом тяжести происшествий снизились из-
за менее тяжелых последствий аварий. Увеличение радиусов кри-
вых в плане и расстояний видимости также позволит повысить без-
опасность движения на них.
Степень опасности на участке 32 осталась без изменения, а на
участке 44 снизилась до неопасной (К/ =35). Это означает, что
262
Таблица 6.4
А участка Пикетаж от км + до км + Перемножаемые коэффициенты
12 \ 21+440—21 + 560 0,85-1,25-0,9-0,7-1,1-0,73 62,4-0,73 = 45,5
14 \ 21+600—21+760 0,85-1,25-0,9-0,7-1,1 =0,73 83,2 0,73 = 60,7
15 21+760—21+840 0,85- 1,25-1,1=1,2 59,4-1,2 = 71,3
17 1 21+900—21+950 9,85-1,25-0,8-1,1 =0,9 69,3-0,9 = 62,4
-32 24 + 140—24 + 240 -J, 85-0,7-1,6-1,1 = 1,0 75,9-1,0 = 75,9
34 ,24-4-340-24 + 400 0,85-0,9 1,6-1,1 = 1,3 36 1,3 = 85,8
35 '.,24+ 400—24+ 520 0,85-0,9-0,7-1,1-0,6 79,2-0,6 = 47,5
44 !25 +880—25 + 920 0,85-0,9-0,7-1,1=0,6 59,4 0,6 =35,6
45 £5 + 920—25 + 960 0,85-1.25-0,9-0,7-2,1-1,1 = 1,5 445.5 1,5 = 668,2
46 35 + 960—26 + 080 9,85 1,25-0,9-2,1 1,1 =2,2 148,5-2,2 = 326,7
47 2р +080—26-1-160 0,85-1,25-0,7-1,1=0,8 49,5-0,8 = 396
48 26 1-160—26 + 280 3,85-1,25-0,9-0,7-1,1=0,7 111,4-0,7=78
на участке 44 возможно большое число происшествий, по с менее
тяжелыми последствиями. При стадийной реконструкции дороги
этот участок может быть перестроен в последнюю очередь.
Оценка степени обеспечения безопасности движения по коэф-
фициентам безопасности. Коэффициент безопасности — отношение
максимальной скорости на участке к максимальной скорости въез-
да автомобилей па этот участок.
Для определения коэффициентов безопасности при построении
'теоретического графика скоростей но реконструируемой дороге не
Рис. 6.7. График коэффициентов безопасности
253
принимают во внимание местные ограничения скорости (в насе-
ленных пунктах, на пересечениях с другими дорогами, на кривых
малых радиусов, в зонах действия дорожных знаков и др.). /Не
учитывают участки торможения для плавного изменения скорости
при въездах на кривые малых радиусов, узкие мосты и т. д, I
В случае значительной разницы в условиях движения по дороге
в разных направлениях график коэффициентов безопасности ртро-
( ят только для направления, в котором может быть развита' наи-
\ большая скорость. Д |
Скорости одаюч-ного автомобиля5 i рассчитывают! по методам
А. Е. Бельского или К. А. Хавкина. Оба метода дают примерно'
одинаковые-результаты. >
/""""'Участки по опасности для движения оценивают следующими
f значениями коэффициентов безопасности: 0,4 — очень опасна; 0,4—
i 0,6 — опасны; 0,6—0,8 — мало опасны; 0,8'— практически не
\ опасны.
На гр/фике коэффициентов безопасности, построенном на осно-
вании расчета теоретических скоростей методом А. Е. Бельского
(рис. (?7), эпюра коэффициентов безопасности' показывает лишь
один участок (км 23 + 160 — км 24+160), малооиасиый для движе-
ния, на остальном протяжении дорога практически не опасна.
Таким образом, безопасность движения на рассматрива-
емом участке следует оценивать методом коэффициентов аварий-
ности.
Задание 6.4
Рассчитать потери народного хозяйства
от дорожно-транспортных происшествий
В зависимости от исходных материалов потери народного хо-
зяйства от дорожно-транспортных происшествий можно рассчиты-
вать: методом непосредственного суммирования потерь от проис-
шествий (если имеются данные о происшествиях за 4—6 лет, пред-
шествующих реконструкции и возможность прогнозирования коли-
чества происшествий); методом использования графиков коэффи-
циентов аварийности.
Средние потери от одного дорожно-транспортного происшествия,
по годам приведены в табл. 6.5*. Промежуточные значения потерь
могут быть получены интерполяцией.
Определение потерь по графикам коэффициентов аварийности.
Этот метод наиболее эффективно может применяться на стадии вы-
бора оптимального варианта реконструкции дороги или се отдель-
ных участков при отсутствии данных о дорожно-транспортных про-
* Инструкция по учету потерь народного хозяйства от дорожно-транспорт-
ных происшествий при проектировании автомобильных дорог. ВСН З-81/Минав-
тодор РСФСР. М.: Транспорт, 1982, 54 с.
254
исшестйиях или невозможности прогнозирования количества про-
исшествий.
Подсчет потерь от происшествий основан на зависимости их ко-
личества (на 1 млн. авт-км) от размера итогового коэффициента
аварийности (рис. 6.8). При этом рекомендуется подсчитывать по-
тери для участков, где Хит^Ю. При значении 7GT<10 принимают
0,27 происшествий на 1 млн. авт-км пробега.
Экономическую эффективность реконструкции дороги за счет
уменьшения потерь народного хозяйства от происшествий опреде-
ляют по двум вариантам: при неизменных дорожных условиях (за
исключением роста интенсивности движения) и с учетом изменения
дорожных условий после реконструкции дороги. Разница потерь от
происшествий за 20 лет покажет эффективность реконструкции за
счет снижения количества происшествий.
Вариант 1. При подсчете потерь необходимо учесть рост ин-
тенсивности движения и изменение в связи с этим частного коэф-
фициента аварийности Кл и итогового коэффициента аварийнос-
ти ТСит.
После реконструкции, которая будет длиться 4 года, интенсив^
.ность движения возрастет до 2650 авт/сут и К\ будет равен 0,75.
Таблица 6.5
Расчетный год Потери от одного дорожно-транспортного происшествия, руб.
отчетные происшествия нсотчетные происшествия в среднем
1975 8 850 165 5810
1980 10 250 165 6 720
1985 11 850 165 7 760
1990 13 500 165 8 930
1995 15 150 165 9 900
2000 16 750 165 10 840
2005 18 350 165 11 850
255
Т а б л и ц а р.6
№ участка Пикетаж с км +но км + Протяжение, км Значения 7<кт /
до рекон- струкции после рекон- струкции чере з 71лет
3 20+ 160—204-320 0,16 17 25,5 з/
7 20 + 900—20 + 940 0,04 13,2 19.8 2^,4
12 21+440—21+560 0,12 62 4 93,6 1218
13 21+560—21+600 0,04 20,8 31,2 4U
14 21+600—21+760 0,16 83,2 124,8 1 36,4
15 21+760—21+840 0,08 59,4 89,1 1 .8,8
16 21+840—21+900 0,06 14,8 22,2 >9,6
17 21+900—21+950 0,05 69,3 104,0 1 38,6
18 21+950—22 + 000 0,05 24,8 37,2 (49,6
25 22 + 920—23 + 280 0,36 12,4 18,6 /24,8
26 23+280—23 + 360 0,08 16,5 24,8 (33,0
27 23+360 23 + 480 0,12 39,6 59,4 79,2
29 23+540—23 + 880 0,34 16 5 24,8 33,0
30 23 + 880—24 + 060 0.18 20,6 30,9 41,2
31 24 + 060—24+140 0,08 33 49,5 66
32 24+140—24+240 0,10 75,9 113,8 151,8
33 24 + 420—24+ 340 0,10 20,6 30 9 41,2
34 24 -1-340— 24 + 400 0,06 66 99 132
35 24 + 400—24 + 520 0,12 79,2 118,8 158,4
36 24 + 520—24 + 600 0,08 26,4 39,6 52,8-
37 25 + 520—25 + 680 0,16 13,2 19,8 26,4
43 25 + 780—25-1- 880 0 10 26,4 39,6 52,8
44 25 + 880—25 + 920 0.04 59,4 89,1 118,8
45 24 + 920—25 + 960 0,04 1-45,5 668.2 891
46 25 + 960—26 + 080 0,12 148,5 222 8 297
47 26 + 080—26+160 0,08 49 5 74,2 99
48 26+160—26 + 280 0,12 II 1,4 167,1 222,8-
49 26 + 280—26 + 380 ОДО 22,3 33,4 44,6
Через 7 лет после завершения реконструкции интенсивность дви-
жения увеличится до 4260 авт/сут и за расчетный срок достигнет
5940 авт/сут. За этот же период Ki станет равным 1, Таким обра-
зом, в процессе расчетов необходимо учесть рост итоговых коэф-
фициентов аварийности в первые 7 лет в 1,5 и остальные годы (13
лет) в 2 раза. Исходные данные для расчета возьмем в задании 6.3
(см. табл. 6.3).
Пересчет коэффициентов проводим в табличной форме (табл.
6.6). Длина остальных участков, имеющих составляет
3,86 км.
Потери для одного участка вычисляют полностью, а для осталь-
ных исходя из соотношения их длин и коли1! есть а происшествий
на 1 млн. авт-км. *
Расчеты ведут в табличной форме.
Например, рассчитаем потери от дорожно-транспортных проис-
шествий на участке 33. Дит для этого участка существующей доро-
ги равен 20,6, после реконструкции он окажется равным 30,9, а че-
рез 7 лет эксплуатации —41,2, если на этом участке не будут вы-
полнены работы по улучшению условий движения.
256
(При Кш’=30,9 вероятное число происшествий zr — 0,47 на 1 млн.
авт\км пробега, а при ДиТ—41,2 г2 = 0,57. Эти данные берем по.
графику (на рис. 6.8).
Трким образом, за первые 7 лет ежегодные потери принимаем7
из расчета 0,47 происшествий па 1 млн. авт-км пробега, а в после-
дующее 13 лет (1992—2004 гг.) —0,57 происшествий иа 1 млн.
авт-шй пробега. Протяжение участка 0,1 км.
Зн<Ы ежегодные пробеги (табл. 6.7, графа 4), определим ве-
роятнее число происшествий (г<) в каждом году (графа 5)
г—365 NLzi.
С учетом средних потерь от одного происшествия П находим по-
тери в каждом году (в рублях) на участке (графа 7)
П у —-
При технико-экономических расчетах затраты на реконструк-
цию и ремонты приводят к определенному году (исходному году
сдачи в эксплуатацию дороги)
Пуп П у/ (1 -pfn) f,
где Еп— нормативный коэффициент приведения затрат более поздних лет к ис-
ходному году Вп —0,08 (за исходный принят 1980 г.).
Таблица 6.7
Число лет после ре- конструк- ции Кален- дарный год авт/сут 365 Д7.. MJEHr авт-ior -7 4 П, руб. яу, руб. Яу„, руб,.
1 2 3 4 5 6 7 8
1 1985 2650 0,097 0,046 7 760 357 331
2 1986 2840 0,104 0,049 7 990 392 335
3 1987 3040 0,111 0,052 8 230 427 338
4 1988 3250 0,119 0,056 8 460 473 348
5 1989 3480 0 127 0,060 8 700 522 358
6 1990 3720 0,136 0,064 8 930 572 362
7 1991 3980 0.145 0,068 9 120 620 362
V т „1 4*^ 2434
8 1992 4260 0,155 0,088 9 320 820 443
9 1993 4550 0,166 0,095 9 570 903 452
10 1994 4870 0Д78 0,101 9710 980 454
11 1995 4970 0,181 0,103 9 900 1 020 437
12 1996 5070 0.185 0,105 10 090 1 059 420
13 1997 5170 0.189 0,108 10 280 1 ПО 408
14 1998 5270 0,192 0,109 10 460 1 140 388
15 1999 5380 0,196 0,112 10 650 I 193 376
16 2000 5490 0,200 0,114 10 840 1 236 361
17 2001 5600 0,204 0,116 11 040 1 281 ,346
18 2002 5700 0,208 0,119 11 240 1 ,338 334
19 2003 5820 0,212 0,120 11 450 1 374 318
20 2004 5940 0,216 0,123 И 650 1 433 308
2 = = 5045
257
Приведенные к 1980 г. потери от дорожно-транспортных проис-
шествий вписывают в графу 8 табл. 6.7. Затем подсчитывают сум-
марные приведенные потери. [
Таким образом, если участок 33 не будет перестроен, возможный
ущерб от дорожно-транспортных происшествий на нем за 2р лет
составит 7480 руб.
По этой последовательности можно подсчитать потери и на ос-
тальных участках. Для упрощения расчетов без существенной
ошибки приведенные потери по остальным участкам ;
(7 20 \ 1
2 -Туп 33г/ 2 \
1 , 8
+ / . ’
Zi г2 / А
где i — номер участка;
7
S/7Упззприведенные потери от дорожно-транспортных происшествий на
участке 33 за первые 7 лет (2434 руб.);
20
2 Луп зз— приведенные потери от происшествий за последующие 13 лет
8
(5045 руб.);
21 и 2г — число происшествий на 1 млн. авт-км пробега па участке 33 соот-
ветственно на 7-й и 13-й годы;
z/ и г" — — то же, для i-ro участка;
Li —длина Дго участка, км;
L — протяжение участка 33 (0,1 км).
Например, для участка 3 протяжением 0,16 км, имеющего Кит,
равный 25,5 и 34 (см. табл. 6.6), по графику рис. 6.8 определяем
г3'=0,41, г3"=0,50.
Приведенные потери
2432-0,41 5045-0 50 \ 0,16 л п
------- — -у ----:— —- ---10 478.
0,47 0,57 >0,10
Расчет ведется в табличной форме (табл. 6.8). Суммарные при-
веденные потери для всех выделенных участков составляют
235 669 руб.
Как было отмечено, для упрощения расчетов при Кит<10 веро-
ятное число происшествий принимают равным 0,27 на 1 млн. авт-км.
Такие участки суммируют и выполняют расчеты последовательно,
как и для участка 33. Суммарная длина таких участков в данном
примере равна 3,86 км, а приведенные потери от дорожно-транс-
портных происшествий — 147 433 руб. Суммарные приведенные по-
тери по всему рассматриваемому участку длиной 7 км 235 669 +
+ 147 433 = 383 102 руб.
Таким образом, если участок не будет реконструирован, сум-
марные потери народного хозяйства от дорожно-транспортных про-
исшествий на нем за 20 лет составят 383 тыс. руб.
Вариант 2. После реконструкции на всем протяжении уча-
стка длиной 7 км итоговые коэффициенты аварийности стали мень-
258
Т аблида 6.8
Л? участка... - Число происшествий на 1 млн. авт-км при Суммарные приведенные потери, руб. 1 № участка Число происшествий ра I млн, авт-км при Суммарные приведенные потери, руб.
21. / г’ / г. t zi
3 1 0,41 0,50 10 478 31 0,61 0,66 7 204
7 0,35 0,42. 2 113 32 0,69 0,63 9 241
12 0,70 0,68 11 578 33 0,47 0,57 7 480
13 0,46 0,56 2 938 34 0,70 0,66 5 682
14 . 0,68 0,62 14 419 35 0,68 0,62 10 874
15 0,70 0,69 7 789 36 0,55 0,62 6 713
16 0,40 0,46 3 692 37 0,35 0,42 8 453
17 0,70 0,65 4 391 43 0,55 0,62 8 391
18 0,52 0,61 4 048 44 0,70 0,68 3 859
25 0,33 0,41 17 309 45 0,48 0,45 2 482
26 0,41 0,49 5 178 46 0,58 0,55 9 450
27 0,65 0,69 11 374 47 0,68 0,70 7 777
29 0,41 0,49 22 005 48 0,62 0,58 10016
30 0,47 0,57 13 464 49 0,41 0,58 7 271
2 = 235 669
ше 10. Следовательно, число происшествий на 1 млн. авт-км равное
0,27. В прежней последовательности определяем потери народного
хозяйства. Расчеты сводим в табл. 6.9.
Таким образом, после реконструкции на дороге могут возникать-
происшествия, связанные с нарушением водителями правил дорож-
ного движения, их невнимательностью, стрессовым состоянием, а
не с дорожными условиями.
Экономический эффект за счет снижения потерь народного хо-
зяйства от происшествий за расчетный период 383—267“
= 116 тыс. руб.
Определение потерь методом суммирования. Если имеются дан-
ные о дорожно-транспортных происшествиях по годам (до реконст-
рукции) и возможность их прогнозирования из предположения, что
реконструкции дороги не будет,
определение потерь методом
непосредственного суммирова-
ния по кривой прогнозирова-
ния.
Предположим, на участке
длиной 7 км было зарегистри-
ровано в 1974 г. одно происше-
ствие, в 1975 г. — два, в
1976 г.--одно, в 1977 г. — три,
в 1978 г.— одно, в 1979-—три,
в 1980 — два. По этим данным
можно построить зависимость
роста происшествий по годам и
продлить ее до 2004 г. (рис.
6.9). В нашем случае получена
то более точные результаты дает
Рис. 6.9. Зависимость роста числа до-
рожно-транспортных происшествий от
времени
259
Т а б л ица. 6.9
Число лет после ре* конструк- ции Календарный ГОД А/, авт/сут млн. авт-км Z: t 77у, руб. ПУ Ш Руо- (1+Л) :
1 1985 2650 6,770 1,62 14123 13076
2 1986 2840 7,256 1,96 15660 13885
3 1987 3040 7,767 2,10 17284 13717
4 1988 3250 8,304 2,24 18950 13934
5 1989 3480 8,891 2,40 20880 14301
6 1990 3720 9,505 2 57 22950 14433
7 1991 3980 10,168 2 74 24988 14613
8 1992 4260 10.884 2,94 27000 14811
9 1993 4550 11,625 3,14 29861 14930
10 1994 4870 12,418 3,35 33165 15354
И 1995 4970 12,698 3,42 34508 14810
12 1996 5070 12,953 < 3,50 35980 14278
13 1997 5170 13 209 3,57 37340 13728
14- 1998 5270 13,465 Зт64 38766 13185
15 1999 5380 13,746 3,71 40216 12686
16 2000 5490 14,027 3,79 41842 12234
17 2001 5660 14,308 3,86 4’2614 11520
18 2002 6700 14,561 3,93 44173 11043
19 2003 5820 14,870 4,01 4591 4 10653
20 2004 5940 15,1.76 4,07 47416 у ,: 2 10175 67366
Таблица 6.10
Число лет после рекой- струкипн Кдпе if лир- ный год 1 । Число иро- не шест виц Годовые по- тери на участ- ке, руб. Tip и иоде нн не ши ери, руб. . Число лет косле рекой* струкции Календарный год 1 Число проис- шествий 1 Годовое по- тери и а участ- : ке. русс 4 1 ч Ппивеленнке потери, руб,
1 1985 4,1- 31 816 29 469 11 1995 6,9 68 310 29 320
2 1986 4,4 35 156 30 050 12 1996 7,2 72 648 28 830
3 1987 4,7 38 685 30 700 13 1997 7,5 77 100 28 350
4 1988 4,9 41 454 30 '180 14 1998 7,8 81 588 27 750
а 1989 5,2 45 2'1-0 30 999 15 1999 8,0 85 200 26 880
6 1990 5,5 49 115 30 890 16 2000 8,3 89 972 26 310
7 1991 5,8 52 896 .30 930 17 2001 8,6 94 944 25 660
8 1992 6,1 □6 852 30 730 18 2002 8,9 100 036 25 010
9 1993 (5,4 60 864 3 430 19 2003 9,1 104 195 24 180
10 1991 6,6 64 086 29 700 20 239-1- 9,4 109 510 23 500
* J Д-570 150
линейная зависимость по которой можно определить число проис-
шествий в любом году. Например, в 1990 г. возможно о,5 про-
исшествия.
Зная потери от одного дорожно-транспортного происшествия,
определим сумму происшествий на срок службы дороги (20 лет).
Расчеты ведем в табличной форме (табл. 6.10), Потери от одного
происшествия в календарном году берем по табл. 6.7 (графа 6).
260
Следовательно, если участок не будет реконструирован, суммар-
ные потери составят 570 тыс. руб., а в случае реконструкции —
267 тыс. руб. Экономический эффект за счет снижения потерь на-
родного хозяйства от дорожно-транспортных происшествий
570000—267 000-303 тыс. руб.
Задание 6.5
Разработать мероприятия по снижению шума
в районе жилой застройки,
расположенном вдоль реконструируемой дороги
Определение допустимого уровня звука на территории и в до-
мах, расположенных в районе реконструируемой дороги. За ха-
рактеристику транспортного шума, уровни звука которого меняют-
ся от максимальных при проезде тяжелых грузовых автомобилей
до минимальных при редких проездах одиночных легковых автомо-
билей, принимают величину, называемую эквивалентным уровнем
звука Д1КВ. Эта характеристика отражает колебания уровней звука
с течением времени и потерю акустического комфорта в помеще-
ниях жилых, общественных зданий и на территории жилой за-
стройки.
Значения эквивалентного уровня звука
1 0 1/.
i81i. = iolg—v М1>
f ,Т1Ч
1 i 1
где/; — 1П1тср'Д1д времени, л течение которого уровень звука находится в за-
данных пределах, с;
Li — средний уровень звука класса i, дБ А;
Т — период времени измерения уровней звука, с;
i — номер класса уровней*
В качестве допустимого принимают такой уровень звука транс-
портного шума, действие которого длительное время не вызывает
изменений физиологических функций человека, наиболее чувстви-
тельных к шуму (нервная, сердечно-сосудистая системы, состояние
.слуха, субъективное самочувствие).
Эквивалентные уровни звука нормированы «Санитарными нор-
мами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зда-
ний и на территории жилой застройки» и СНиП 11-12-77 «Нормы
проектирования. Защита от шума».
Для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам
(в 2 м от ограждающих конструкций), площадок отдыха микрорай-
онов и групп домов, площадок детских дошкольных учреждений и
участков школ допускается эквивалентный уровень звука 45 дБА.
В этот уровень необходимо внести три поправки, учитывающие:
характер шума — широкополосный, тональный, импульсный (для
транспортных, т. е. широкополосных шумов поправка равна 0 дБА);
местоположение объекта (для реконструируемой дороги с сложив-
шейся жилой застройкой поправка.+5 дБ А); время суток (посколь-
261
ку час пик на дорогах приходится на дневное время, т. с. с 7 до
23 ч, поправка равна +10 дБА), Таким образом, допустимый уро-
вень звука равен 60 дБА.
Для жилых помещений (жилых комнат квартир, жилых поме-
щений домов отдыха и пансионатов, спален в детских дошкольных
учреждениях и школах-интернатах) допустимый уровень звука
30 дБА. К этому значению вводят поправки: по характеру шума
0 дБА (шум широкополосный); по местоположению объекта
+ 10 дБА (жилые помещения расположены в районе существую-
щей застройки); по времени суток +10 дБА (час пик приходится
на дневное время). Таким образом допустимый уровень звука для
жилых помещений 50 дБА.
Определение расчетного эквивалентного уровня звука от дороги.
Реконструируемая дорога с асфальтобетонным покрытием в рай-
оне жилой застройки имеет продольный уклон 20%о. Интенсивность
движения в час пик 189 авт/ч и на перспективу 594 авт/ч. Транс-
портный поток имеет следующий состав: 16% легковых автомоби-
лей, 79% грузовых автомобилей и автобусов с карбюраторными
двигателями, 5% грузовых автохмобилей с дизельныхми двигате-
лями.
Расчетные эквивалентные уровни звука транспортного шума в
района?;, прилегающих к дорогам
— £Трп+Абт л ж+А бск+ДА у к 4- А Аюп + АДрп+AAt,
где АГ]1П— расчетный эквивалентный уровень звука транспортного потока,
дБА; измеряется на расстоянии 7,5 м от оси ближайшей полосы
движения дороги, при отсутствии разделительной полосы, на высоте
1,2 м над уровнем проезжей части прямолинейного, горизонтально-
го участка с асфальтобетонным покрытием, при отсутствии в ради-
усе 50 м застройки и других отражающих звук препятствий, для
следующих средних условий движения: скорость транспортного по-
тока соответствует заданной интенсивности N, в составе транспорт-
ного потока 84% грузовых автохмобилей, в том числе 5% с дизель-
ными двигателями L^pil = 504-8,81g N;
А+гл;т;—поправка, учитывающая отклонение числа грузовых автомобилей и
средств общественного транспорта в составе потока от средних ус-
ловий, дБА (для приведенных условий AZ,Tfi;K-1-2,0 дБА);
ААм?— поправка, учитывающая отклонение средней скорости, дБА (АДСк =
= 3 дБА до реконструкции п ААС1; = 0 дБА после реконструкции до-
роги) ;
А7у1; — поправка, учитывающая продольный уклон, дБА (ALyK =
-- +3.0 дБА);
ALll0I(—поправка, учитывающая тип покрытия, дБА (ААПок = 0 дБА);
АДрк — поправка, учитывающая наличие разделительной полосы, дБА
(А£%; = 0 дБ А);
ДА: — поправка, учитывающая снижение расчетного уровня звука поверх-
ностным покровом, дБА (ДАк=0 дБА),
Подставляя приведенные значения, получим:
Др = 50+8,81g 189+2,0—3,0+0,0+0,0+0,0=72 дБА
и на перспективу
Lp = 50+8,8 1g 594+2,0+0,0+3,0+0,0+0,0+0,0=79,4 дБА,
262
Определение минимального расстояния до жилой застройки из
условия обеспечения акустического комфорта. Расчетное превыше-
ние допустимых уровней звука будет одинаково как для террито-
рии, непосредственно прилегающей к жилым домам, так и для квар-
тир, из-за снижения уровня звука заполнением оконного проема
при открытой форточке — 10 дБА, Превышение допустимого уров-
ня звука:
ДДп==Др—йдОп = 72—60=12,1 дБА
и на перспективу
ДДп=19,4 дБА.
Общая схема расчета ожидаемого уровня звука в жилой заст-
ройке от дороги
где Дйрас — снижение уровня звука транспортного шума при увеличении рас-
стояния от дороги до застройки, дБА;
ДБзел — снижение уровня звука зелеными насаждениями, расположенными
на пути распространения шума, дБА;
А^пар—снижение уровня звука шумозащитпыми сооружениями, дБА.
Снижение уровня звука за счет увеличения расстояния R от до-
роги определяется выражением
ДйрйС = 1О1ё(Жо),
где — расстояние расчетной точки (7,5 м от оси ближайшей полосы) до экви-
валентной полосы движения, которая может рассматриваться как поло-
са, несущая всю интенсивность движения. Расстояние определяется как
среднеарифметическое расстояние до оси ближайшей и самой дальней
полос движения;
Минимальное расстояние, обеспечивающее акустический ком-
форт, т. е. снижение эквивалентного уровня звука на 12,1 и 19,4 дБА,
7?=/?о10 Sac/I0 =9j38.64,56 = 606 м.
Проектирование мероприятий по снижению шума на участке ав-
томобильной дороги, не подверженном снежным заносам. При ре-
конструкции дороги технически возможно обеспечить минимальное
расстояние до застройки 80 м.
Снижение эквивалентного уровня звука на этом расстоянии
ААрас= 10 1g - =9,3 дБА.
У, об
Необходимое снижение уровня звука шумозащитными соору-
жениями или зелеными насаждениями на перспективу
ААбар — АДзел — L-p-—ААрас—А£доп — 79,4—9,3—60= 10,1 дБА.
Рассмотрим возможные варианты обеспечения акустического
комфорта: реконструкцию участка дороги с проектированием по-
263
Рнс. 6Л0, Варианты мероприятий для спижсшш транспортного шума:
а — проектирование земляного полотна в выемке; б — шумозгнцитпый барьер; в — грунте
вый вал; г — зеленые насаждения
перечного профил51 земляного полотна в выемке (рис. 6.10, а),
строительство шумозащитного барьера (рис. 6.10, б), возведение
грунтового вала (рис. 6.10, в), посадка полос зеленых насаждении
(рис. 6.10, а).
Проектируем поперечный профиль земляного полотна в выемке
(см, рис. 6.10, а) при заложении внешнего откоса 1 : 1,5. Пусть ис-
точник шума располагается на оси полосы движения, наиболее уда-
ленной от объекта шумозащиты, при высоте его над поверхностью
покрытия 0,7 м. Точку расчета снижения уровня звука в жилой за-
стройке выбираем на высоте окна самого высокого этажа.
Эффективность шумозащитных сооружений (откосы выемок.,
барьеры, грунтовые валы)
Айбар= 18,2+7,8 lg(a-j-Z?—с+0,02),
где а-!+—с — разница в расстоянии, соединяющем точку расчета и объект шу-
мозащиты через верхнюю грань сооружения (я+6) и по прямой
линии (с), м.
Задавшись глубиной выемки, рассчитываем эффективность сни-
жения шума и по графику (рис. 6.11) определяем минимальную
высоту, обеспечивающую акустический комфорт. Минимальная
глубина выемки, обеспечивающая снижение шума на 10,1 дБА^
должна быть равна 4,3 м (см. рис. 6.11, линия 3).
264
Рис. 6J1. Зависимость эффективно-
сти снижения эквивалентных уровней
звука от высоты шумозащитных со-
оружений над поверхностью проез-
жей части:
/ — шумозащитный барьер; 2 — грунтовый
вал; 5 —выемка
Рис, 6Д2Т Номограмма для определе-
ния минимальной длины шумозащит-
ных сооружении:
^□тг ““ минимальная длина отгона шумо-
защитного сооружения; L3a с — расстояние
от оси ближайшей полосы до застройки;
ДДпел — снижение эквивалентного уровня
звука шумозащитпым сооружением
Рассматриваем возможность строительства шумозащитного
барьера. Для размещения снега при снегоуборке при высоте на-
сыпи существующей дороги 1,4 м предусмотрело уширение земля-
ного полотна на 3 м, барьер расположен ла берме шириной по-
верху 1 м. По графику 6.11 (линия 7) минимальная высота барьера
для обеспечения акустического комфорта должна быть по менее
2,6 м.
Рассматриваем возведение грунтового вала (см. рис. 6.10, в) с
заложением откосов 1 : 1,5 и шириной поверху 1 м, уширением зем-
ляного полотна в сторону вала на 3 м для улучшения очистки до-
роги от снега. Высота грунтового вала 2,7 м (над бровкой земля-
ного полотна) достаточна для снижения уровня звука на 10,1 дБА
(рис. 6.11).
Анализируем эффективность снижения транспортного шума зе-
леными насаждениями (см. рис. 6.10, а). Первый ряд живой изго-
роди необходимо располагать не менее чем в 3 м от подошвы отко-
са насыпи, между рядами деревьев также не должно быть менее
3 м для обеспечения механизированного ухода за почвой в между-
рядьях. Чем больше полос деревьев в посадке, тем эффективнее ее
работа. В данном случае максимальное число эффективно рабо-
тающих полос шумозащитиых посадок ограничено двумя, так как
третья полоса не обеспечивает защиту верхнего этажа жилого по-
мещения. Рассчитываем снижение эквивалентного уровня звука по-
лосами зеленых насаждений:
265
АЕлал. —-1,5 Вт,
1
где г —число полос зеленых насаждений в посадке;
Р — удельное снижение уровня звука в зеленых насаждениях на 1 м шири-
ны посадки, дБА/м (для крон сосен 0=0,14, для молодых посадок
сосны 0 = 0,12, для пихты 0—0,16, для густой посадки лиственных де-
ревьев 0 = 0,08, для плотной живой изгороди 0=0,26);
Вт — ширина полосы зеленых насаждений, м.
Для двух полос из лиственных пород деревьев (0 = 0,08 дБА/м)
при ширине каждой полосы 9 м максимальное снижение в летний
период
ДАзел = 1,5-2+0,08-18=4,5 дБА.
Следовательно, две полосы зеленых насаждений не обеспечат
снижения уровня звука в жилых помещениях до значений, регла-
ментируемых санитарными нормами.
Дополнительное увеличение полосы отвода и объемов земляных
работ по каждому варианту шумозащиты составят соответственно:
для выемки 12,5 м и 192 м3; для грунтового вала 14 м и 32 м3; для
шумозащитного барьера 4 м и 5 м3.
Наиболее экономичным в рассматриваемом случае является
строительство шумозащитного барьера стоимостью 24 руб/м (см.
рис. 6.10, б).
Длина шумозащитпых сооружений должна превышать размеры
объекта шумозащиты вдоль автомобильной дороги. Это превыше-
ние для рассматриваемых условий проектирования составит 280 м
(рис. 6.12).
Задание 6,6
Рассчитать экономическую эффективность
реконструкции дороги
Оценка эффективности реконструкции автомобильной дороги
базируется на соизмерении единовременных и текущих затрат.
В состав единовременных затрат входят капиталовложения, необ-
ходимые для реконструкции объекта, затраты па капитальные ре-
монты, проводимые в течение срока службы дороги, дополнитель-
ные ежегодные капиталовложения в автомобильный транспорт для
освоения возрастающих объемов перевозок, затраты па возмещение
потерь, связанных с изъятием сельскохозяйственных угодий из
хозяйственного пользования в результате реконструкции, и пр.
Текущие затраты включают расходы на проведение среднего,,
текущего ремонтов и содержание дороги, на перевозку грузов и пас-
сажиров автомобильным транспортом по дороге, народнохозяйст-
венные потери, связанные с ликвидацией последствий дорожно-
транспортных происшествий.
Чтобы определить единовременные и текущие затраты по объ-
екту реконструкции, следует установить ряд экономических и тех-
266
i. нических показателей на основе прогнозирования условий эксплуа-
у тации дороги за срок сравнения, обычно принимаемый равным пе-
риоду до следующей реконструкции. Единовременные затраты по
капиталовложениям в объект и по стоимости его капитального ре-
; монта определяют на основе сметных расчетов по известным объ-
емам работ, необходимых для выполнения реконструкции. Допол-
нительные капиталовложения в автомобильный транспорт устанав-
ливают в соответствии с ожидаемым приростом интенсивности
движения. Текущие затраты можно установить только на базе оцен-
ки таких характеризующих дорогу технических показателей, как
скорость транспортного потока и степень обеспеченности безопас-
ности движения.
t В качестве объекта реконструкции принимаем участок дороги
: Д—Б с км 20 по км 27, основные характеристики которого приве-
дены в задании 6.1. По техническим параметрам дорога соответст-
вует требованиям IV категории. По интенсивности движения на
расчетную перспективу 5950 авт/сут участок необходимо реконст-
руировать и перевести во II категорию. Как показал анализ, вы-
полненный в задании 6.1, техническое состояние рассматриваемого
участка можно охарактеризовать, как неудовлетворительное. Пред-
' лагается рассмотреть два варианта реконструкции участка:
i вариант 1—улучшение технических параметров дороги без
изменения трассы. Предусматривается уширение проезжей части
[ до нормативов II категории, увеличение радиусов кривых в плане,
( улучшение дорожных условий в населенных пунктах путем устрой-
ства тротуаров, оборудования автобусных остановок, освещения;
| предусматривается также строительство нового моста на км 26
\ (участок 46) и дополнительной полосы для движения па подъем на
участке с продольным уклоном 6О%о;
1 вариант 2 — наряду с рассмотренными мероприятиями пре-
дусматривает устройство обходов населенных пунктов и спрямле-
j ния на участках с извилистым планом.
Объемы работ по вариантам, послужившие основой для опре-
i деления сметной стоимости реконструкции, приведены в табл. 6.11.
В соответствии со сводной сметой стоимость реконструкции по
вариантам определена в сумме: вариант 1 — 2022,9 тыс, руб., вари-
ант 2 — 2884,4 тыс. руб.
При технико-экономических расчетах вычисление итоговых по-
казателей единовременных и текущих затрат можно выполнить
'• двумя способами: 1) путем непосредственного суммирования со-
: ставляющих затрат по годам за весь период сравнения (этот спо-
соб применяется, когда функцию ежегодного роста единовременных
> и текущих затрат нельзя описать каким-либо одним законом);
[ 2) по сумме годовых приведенных затрат расчетного года при усло-
[ вин, что единовременные затраты одноэтапные, а текущие затра-
1 ты постоянны или возрастают согласно прогнозу в течение всего
периода сравнения по какому-либо одному закону.
В рассматриваемом примере единовременные затраты одпоэтан-
| ные, а интенсивность движения и вместе с ней текущие затраты из-
267
Т а б" л И ц а 6.11
Наименованье работ Единица измерения Объем работ 1 по вариантам ? mJ
Отвод внетрассовых земель: сады га 2 2,5
огороды га 0,3 1,9 2,0
выгон га —
Восстановление трассы и разбивка ос- новных осей сооружений км у 10
Укрепление земляного полотна: камнем м2 5040 7200
дерном и2 1190 1700
Открытые автопавильоны па 15 чел. из сборного железобетона шт. 6 з
Комплекс сооружений дорожи о- ре- монтного пункта шт. 1 1
Элементы обустройства дороги: дорожные знаки пи,. 42 28
железобетонные оградительные шт./км 250 250
тумбы тротуары КМ 2.4 ,
Оплачиваемые земляные работы тыс. м3 77 181,8-
Устройство дорожной одежды 100 м2 525 750
Укрепление обочин щебнем 100 м2 260 370
Искусственные сооружения: трубы м 52 120
мосты м 45 45
меняются по закону сложных процентов при коэффициенте еже-
годного прироста интенсивности q= 1,07. Следовательно, при рас-
четах эффективности реконструкции целесообразно воспользоваться
вторым способом и все вычисления проводить, основываясь на по-
нятии расчетного года.
Расчетный год для определения показателей текущих расходов
определяем по формуле1
, ’_t_0,30l + Ig(i+<A)] = —1-[-o,3oi+lg(l + l,0720)] =13.
Ф q 1g 1,07
Таким образом, расчетным годом, на .который следует опреде-
лять все технико-экономические показатели, в данном примере яв-
ляется 13-й год с момента завершения реконструкции. Интенсив-
ность движения расчетного года 7Р = /13 —5940 авт/сут. В задании 6.2
были вычислены расчетные скорости транспортных потоков на этот
год, равные: при отказе от реконструкции — 18,1 км/ч; при рекон-
струкции по варианту 1 — 32,7 км/ч; по варианту 2 —39,7 км/ч.
Рассматриваемый период суммирования затрат принят в данном
примере 4л = 20 годам, т, е. сроку, в течение которого не возника-
ет необходимость в последующем улучшении условий движения на
1 Методические рекомендации но оценке пропускной способности автомо-
бильных дорог. Минавтодор РСФСР. Мл Транспорт, 1975. 73 с,
268
дороге путем еще одной реконструкции. Принято во внимание, что-
через 20 лет после реконструкции потребуется перевести автомо-
бильную дорогу в более высокую категорию в связи с ростом ин-
тенсивности движения.
Удельные единовременные затраты
\ рек -i Л it р 4 с л /-Ч 5 р 4~Л a i
i== 10PTi
где Крек f — затраты на реконструкцию ио каждому из рассматриваемых вари-
антов, тыс, руб.;
Ккр г —затраты на капитальные ремонты по вариантам, приведенные к од-
ному году, тыс. руб/км в год (определяем в соответствии с «Руко-
водством по технико-экономическому обоснованию и выбору вари-
антов трасс автомобильных дорог»: при существующем положе-
нии — 1,98 тыс. руб/кМ; при реконструкции по вариантам 1 или 2—
1,72 тыс. руб/км);
/гл — срок сравнения вариантов (20 лет);
Li — протяжение каждого из рассматриваемых вариантов (при сущест-
вующем положении — 7 км, при реконструкции по варианту 1 —
7 км, при реконструкции по варианту 2—10 км);
rip — коэффициент приведения разновременных затрат для расчетного1
года Л>;
t
0,368;
Ка i — затраты па приобретение подвижного состава для освоения воз-
растающих объемов, перевозок по каждому варианту;
/V, 7 СДв
t-'c р i " ТН jd j
Рт i — суммарная за срок службы (срок сравнения) транспортная работа;
по каждому варианту, млн, авт-км
Рт i== 365-10-WtpLДсл,
Cj — норматив удельных капиталовложений в предприятия автомобиль-
ного транспорта ла среднесписочный автомобиль и капиталовложе-
ния в подвижной состав, тыс, руб.;
j—среднее время нахождения автомобиля в наряде, ч;
cl, — среднее значение коэффициента выпуска подвижного состава нд
линию;
r|j — количество автомобилей /-го типа в потоке, доли единицы.
Транспортная работа:
при существующем положении
Рт,сущ = 365-10~6-5940-7'20 = 303,5 млн. авт-км;
для реконструкции по варианту 1
Р? (== 365• 10 6-5940-7-20 = 303,5 млн, авт-км;
для реконструкции по варианту 2
Pv а==365-10~е 5940-10'20 = 433,6 млн, авт-км.
Значения показателей Су, TUj, dj при принятом на дороге соста-
ве движения определяем на основании нормативов, приведенных в;
269»
Таблица 6.12
Состав потока движения с/ т jh 7 aJ Я;
Легковые автомобили 9,54 10,6 0,794 0,16
Автобусы 22,02 12,1 0,734 0,06
Легкие грузовые 10,59 9,2 0,603 0,20
Средние » 11,15 9,2 0,603 0,49
Тяжелые » 13,70 9,2 0,603 0,09
«Руководстве по технико-экономическому обоснованию и выбору
вариантов трасс автомобильных дорог» (табл. 6.12).
Используя значения , обоснованные в задании 6.2, полу-
чаем:
при существующем положении
2650
Ка.сущ — 1,4-7
Jo , 1
2,25-0,368
/ 9,54-0,16
10.6-0,794
22,2-0,06
12,1 -0,734
10,59-0,2+11,15-0,49+13,7-0,09
— 2285 тыс, руб.;
9,2-0,603
для реконструкции по варианту 1 Л-ц = 1265 тыс. руб.;
для реконструкции по варианту 2 1491 тыс. руб.
На основе полученных показателей определяем удельные еди-
новременные затраты:
при существующем положении
Ксущ=— 1 ’ (1,98-20-7-0,368-[-2285) =0,786 коп/авт-км;
10-303,5
для реконструкции по варианту 1
/<1 =--------(2022,9+1,72-20-7 - 0,368 + 1265) = 1,112 коп/авт-км;
10-303,5
для реконструкции по варианту 2
А’2 = {0~"д 6 (2884,4 + 1,72-20-10-0,368 + 1491) = !,038 коп/авт-км.
По аналогии с единовременными затратами удельные текущие
затраты (себестоимость) определим как сумму нескольких состав-
ляющих на расчетный год
Ci =L Сд ; + Сд г+Сд г + Св I,
где Сд i — удельные затраты на содержание, текущий и средние ремонты доро-
ги (дорожная составляющая себестоимости перевозки), коп/авт-км
(определяются по данным «Руководства по техн п ко-экономическом у
обоснованию и выбору вариантов трасс автомобильных дорог»);
Сдг — удельные затраты автомобильного транспорта на перевозку грузов и-
пассажиров (автотранспортная составляющая себестоимости пере-
возок), коп/авт-км;
270
Таблица 6.13
Состав потока движения Рл. гр. 3 РД. нор j
Легковые автомобили 0,46 1,00 0,16 0,22 —
0,32 — 0,19
Автобусы 0,46 1,00 0,06 1,43 ш 1
0,32 1 1 —— 1,23
Легкие грузовые 0,46 0,50 0,20 0,77 0,44_
0,32 — — 0,66 0,38
Средние » 0,46 0,55 0,49 0,99 0,55
0,32 — — 0,85 0,47
Тяжелы^ » 0,46 0,65 0,09 1,65 0,88
0,32 — 1,43 0,76
Примечая и ег Расчетные и на дороге положения, в знаменателе оказатсли для реконсг приведен ы; грукциж 1 в чиелнтел е для сущ ествугощего
Сп i — удельные потери от дорожно-транспортных происшествий (составля-
ющая себестоимости от дорожно-транспортных происшествий),,
коп/авт-км;
Св г—удельные расходы, связанные с затратами времени пассажиров в пу-
ти, коп/авт-км.
Дорожная составляющая себестоимости перевозок
Сд i = К JT [Рд.гр jpj -f-Рд.пОР j (1 Рэ)] П j,
где Kwt — коэффициент, учитывающий изменение дорожно-эксплуата-
ционных затрат при различной интенсивности движения;
Рд.гр j и Рд.пор j — расходные ставки по дорожно-эксплуатационным затратам
соответственно при груженом и порожнем пробеге автомо-
билей, коп/авт-км;
р, —-коэффициент использования пробега автомобилей.
Расчетные показатели для определения дорожной составляю-
щей себестоимости перевозки сведены в табл. 6.13.
Воспользуемся приведенными в таблице данными для расчета
дорожной составляющей себестоимости:
при существующем положении
Сд.сущ = 0,46{0,22.1 -0,16+1,43-1 -0,06+[0,77’0,5+0,44 (1—0,5)] 0,2 + [0,99X
ХО,55+О,55(1—0,55)] 0,49+[1,65-0,65 + 0,88(1—0,65) ]0,09} =0,346 коп/авт-км;
для вариантов реконструкции
Сд 1,2 = 0,32{0,19-1-0,16+1,23-1 0,06+[0,66 • 0,5 + 0,38 (1—0,5) ] 0,2-[-[0,85X
Х0,55 + 0,47(1—0,55)]0,49+[1,43-0,65+0,76(1—0,65) ]0,09} =0,207 коп/авт-км.
Автотранспортная составляющая себестоимости перевозок
-, л Дюст.р + ^зй-р
Cai -— / лер'Р i+ >
t'cp i
где Рдеу.р 1 —расчетный размер переменных расходов по каждому варианту,,
7
ком/авт-км (7+сррр jг;j);
271
Таблица 6.14
Состав потока движения р пер J р пост J ^зп j
Легковые автомобили 1,08 1,00 3,30 27,0 51,2
Автобусы 1,08 1,00 8,25 52,0 75,4
Легкие грузовые 1,08 1,00 5,78 39,0 53,9
Средние » 1,08 1,00 7,29 39,0 53,9
Тяжелые » 1,08 1,00 7,99 45,0 59,6
Кд i — коэффициент, учитывающий влияние дорожных условий и а вели-
чину зависящих от пробега автотранспортных затрат;
Л™ст.р — расчетные постоянные расходы (не зависящие от пробега),
КОп/авТ-Ч (Рцое'г.р пост, Щ?) 1
Рзп.р — средняя часовая для транспортного потока тарифная ставка во-
дителей, коп/авт-ч (Р.гп.р^^Рлп.
Ptiсчетные показатели для определения автотранспортной сос-
тавляющей себестоимости перевозки, принятые по ВСН 21-75 Мин-
автодора РСФСР *, сведены в табл, 6.14.
Воспользуемся приведенными в таблице данными для расчетов
автотранспортной составляющей себестоимости перевозки:
АхйР.Р.сущ = 1,08(3,3-0,16+8,25-0,06+5,78-0,2+7,29 -0,49-1-7,99 0,09) ==
= 7 коп/авт-км;
Рпер.р 1.2= 1(3,3-0,16 + 8,25-0,06+5,78-0,2+7,29-0,499+7,99-0,09) =
= 6,47 коп/авт-км;
Рпост.р = 27-0,16+52-0,06+39-0,2 + 39 -0,49+45-0,09 = 38.39 коп/авт-ч;
Л,П.Р = 51,2-0,16 + 75,4 0,06+53,9 - 0,2-I-53,9-0,49 + 59,6 0,09 = 55,29 коп/авт-ч;
при существующем положении
38,39+55,29
Сд .Сущ •—= > +
= 12,17 коп/авт-км;
для реконструкции по варианту 1
38,39 + 55,29
'^=6,47+—~
= 9,33 коп/авт-км;
1 Указания по определению экономической эффективности капитал!,них вло-
жений в строительство и реконструкцию автомобильных дорог. М.: Транспорт,
1976, с. 33, 35.
272
для реконструкции по варианту 2
_ 38,39 + 55,29
Са 2 = 6,47+ -------------------- = 8,83 коп/авт-км,
39,7
Потери от дорожно-транспортных происшествий на рассматри-
ваемом участке, вычисленные в задании 6.4 способом суммирова-
ния по годам, составили: при существующем положении Псущ —
= 1359,7 тыс. руб.; при реконструкции по варианту 1 /71 = 633,6 тыс.
руб.; при реконструкции по варианту 2 772 = 506,2 тыс. руб.
Для удобства технико-экономических расчетов, основываясь на
полученных значениях, определим удельные потери от происшест-
вий, отнеся их на себестоимость перевозки (составляющая себесто-
имости от дорожно-транспортных происшествий):
Тогда
„ 1359,7
Сп сущ= ’---—-----’ =0 448 коп/авт-км;
10+03,5
„ 633,6
СГ1 1=-------— =0,209 коп/авт-км;
10+03,5
506,2
Си ------------- =0,117 коп/авт-км.
" 10-433,6
Удельные показатели, связанные с затратами времени пасса-
жиров в пути следовапня по вариантам
/ L,
Cui — 100 S^N t pi} .В и । -Hui
\ L1 с p I
где SB—-средний размер потерь народного хозяйства, приходящихся па 1 ч
пребывания пассажира в пути (+=+,25 руб/чел-ч);
Лч р —интенсивность двюкснпя транспортного потока на расчетный год
+, авт/сут;
Па — количество автобусов в транспортном потоке, доли единицы;
В — средняя вместимость автобуса (В ==62 чел.);
а — коэффициент использования вместимости автобуса (ct = 0,8);
+ i — среднесуточные потери времени от простоя автобусов на несовершен-
ных участках по каждому из i вариантов, ч (в рассматриваемом при-
мере простои автобусов отсутствуют).
При принятых показателях расчетные значения удельных затрат
составят:
Св.сущ = 100-0,25-5940-0,06 -62 -0,8 X
18,
7
Св . = 100-0,25-5940 -0,06-62-0,8 X----
32,7
10
Св2 =100-0,25-5940-0,6-62 -0,8Х ------
- -----=4,13 коп/авт-км;
5940-7
• -—'— = 2,28 коп/авт-км;
5940-7
---------= 1,874 коп/авт-км,
5940-10
10 — 1726
273
Таблица 6.15
Вариант ре- конструкции Показатели текущих затрат, коп/авт-км Показа- тель ка- питалоем- кости
С- г А 1 г а £ с.н Cni ci ср 1
Существу- ющее поло- жение Вариант 1 > 2 С целью участка свед Приведен щих затрат г 0,346 0,207 0,207 оконч ем ре: ные в юлуче 12,17 9,33 8,83 ателы-ioi зультать таблиц !НЫ с исг Ср i = C- 0,448 0,209 0,117 а оценки расчето е значен [ользова] rt рд£; Д,= 4,12 2,28 1,874 эффект в в табл ия расч< аием фо{ ~ Lp 17,084 12,026 11,028 ивности . 6.15. УГНЫХ ПС эмул с—Li » 3,98 3,10 3,68 реконс шазател! 0,786 1,112 1,038 трукции ей теку-
где Lmax —вариант с наибольшей длиной, км.
Оценку выполняем на основе показателей сравнительной эффек-
тивности, позволяющих выявить, насколько один вариант эффек-
тивнее другого (базового). За базовый принимаем вариант с наи-
большими удельными текущими затратами, т. е. вариант с суще-
ствующим положением. Показатели эффективности вычисляем с
использованием формулы
Л Ср.баз—Ср;
Эр i = - •
;с.п ।
(Ki— Абаз) д. Г \
Тогда для реконструкции по варианту 1
3,98—3,1
Эр i=------- ------ =0,275,
Р (1,112—0,786)9,813
для реконструкции по варианту 2
3,98—3,68
Эр 2=----—-----’------=0,117,
(1,038—0,786)9,813
Наиболее эффективный вариант выбирают по максимальному
значению Эр. Таким образом, для строительства целесообразно
принять реконструкцию по варианту 1.
При небольшом числе сравниваемых решений выбор оптималь-
ного варианта может быть осуществлен по минимуму суммарных
приведенных затрат. На основе показателей, рассчитанных в дан-
ном примере, суммарные приведенные затраты определяют на рас-
четный год
Бг= ~~~ (Апр i + 1 ОСгГгрРт i) .
274
Тогда:
£сущ = (2387+10 17,084-0,368-303,5) = 1073,4 тыс. руб.;
— (3376,7 + 10-12,026-0,368-303,5) =840,4 тыс. руб.;
1
Б2= — (4501,7+10-11,028-0,368-433,6) = 1104,9 тыс. руб.
По приведенным затратам также наиболее эффективным ока-
зался вариант 1.
Задание 6.7
Оценить пропускную способность отдельных элементов
существующей дороги
Рассчитать пропускную способность участков дороги
и скорости движения в пределах населенных пунктов
Исходные данные
Населенный пункт Грибки (км 25 + 000 — км 25 + 700) располо-
жен на прямом горизонтальном участке, длина застройки L = 0,7 км,
расстояние от кромки проезжей части до линии застройки Мм,
сооружения обслуживания отсутствуют, интенсивность движения
на пешеходном переходе Л^л=80 чел/ч пик. Ширина проезжей час-
ти дороги 7,5 м, ширина обочины 2,5—3 м, интенсивность движения
автомобилей Лл= 1500 авт/'ч.
Населенный пункт Хлебникове (км 22 + 500 —км 24 + 150) рас-
положен на прямом горизонтальном участке, длина застройки L~
= 1,65 км, расстояние от кромки проезжей части до линии застрой-
ки /=12 м. В населенном пункте имеется стоянка у сооружения
обслуживания, оборудованная за счет уширения обочин и распо-
ложенная с двух сторон дороги. Интенсивность движения пеше-
ходов через дорогу на первом переходе составляет Л’п=150 чел/ч,
а на втором iVc=240 чел/ч. Второй пешеходный переход располо-
жен у стоянки автомобилей.
Решение
Участки дороги в пределах населенных пунктов характеризуют-
ся пониженной пропускной способностью, низкими скоростями дви-
жения вследствие влияния неорганизованного движения пешехо-
дов, стоящих на обочинах автобусов и автомобилей и других фак-
торов.
10*
275
Пропускная способность автомобильной дороги в пределах ма-
лого населенного пункта сельского типа
Рии = (1968,8—187,5L + 11,21+ 7,5 A/) KxKzKz, (6,1)
где L — длина участка в пределах населенного пункта, км (0,52,5 км);
I— расстояние от кромки проезжей части цо линии застройки, м (5^/^
Ж 25 м);
ТС — коэффициент, учитывающий влияние пешеходного перех’ода (табл. 6.16);
К2 — коэффициент, учитывающий влияние стоянки у пункта обслуживания
(табл. 6.17);
Лэ — коэффициент, учитывающий влияние кривой в плане (табл. 6.18).
В пределах населенных пунктов скорости движения:
оди ио ч н ы х автомобилей
^=57,28—8,1 L + 2,Zl—0,38/7; (6.2)
транспортного потока
=25,4—0,06 jVn—0,008 Л+0,38 у0,
(6.3)
Табл н ц а 6.16
Интенсивность движения пешеходов в час пик, чсл/г1 Значение /<] при доле легковых автомобилей s °'?
100 70 50
< 100 1,00 1,00 0,90
100—200 0,95 0,90 0,80
200—300 0,90 0,80 0,70
300—400 0,80 0,70 0,60
Таблица 6.17
Учитываемый фактор
Стоянка удалена от кромки проезжей части, имеются переходно-
скоростные полосы
Стоянка оборудована за счет уширения обочины
Стоянка необорудована
0,8
0,6
Таблица 6.18
Длина населен- ного пункта, км Лз при радиусе кривой в плане, м
100 100—250 250—450 -150—600 600
0,3 -0,7 0,81 0,89 0,95 0 96 0,97
0,7 -1,25 0,84 0,92 0,97 0,98 0,98
1,25—1,75 0,96 0,94 0,97 1 1
1,75—2,25 0,98 0,95 0,98 1 1
2,25—2,75 0,90 0,96 1 1
276
Рис. 6.13. Зависимость пропускной
способности дороги от длины насе-
ленного пункта и расстояния от кромки
проезжей пасти до линии застройки
(цифры на кривых — расстояние до
застройки, м)
Рис. 6.14т Номограмма для определе-
ния пропускной способности пересе-
чений:
/ — простое пересечение; 5 — направля-
ющие островки на второстепенной дороге;
3 — направляющие островки па обеих до
рогах с разметкой проезжей части; 4 —
пересечение в разных уровнях
где Л^п — интенсивность движения пешеходов в часы пик? чел/ч;
N — интенсивность движения автомобилей, авт/ч;
и0— скорость движения одиночного автомобиля в населенном пункте, км/ч.
Свободную скорость автомобилей в населенном пункте Грибкн
вычисляем по формуле (6.2):
+ = 57,28—8,1 L4-2.3 Z—0,38 U =57,28—8,1 -0,7 + 2,3-6—0,38-0,7-6=63,8 км/ч.
Для определения скорости движения автомобилей в зоне пеше-
ходного перехода используем формулу (6.3):
г+ = 25,4—0,06-80—0,008- 1500 + 0,38-63,8 = 32,8 км/ч.
Пропускная способность участка в пределах населенного пунк-
та Грибки в первом приближении может быть найдена по графику
на рис. 6.13: Рип=1750 авт/ч, В целях уточнения пропускную спо-
собность определим по формуле (6,1)
РИ|1=( 1968,8—487,5-0,7+ 11,2-64-7,5-0,7-6) 1 = 1730 авт/ч.
Коэффициент Ki = l принимаем по табл. 6.16.
Пропускную способность участка в пределах населенного пунк-
та Хлебникове определяем в три этапа: рассматриваем участок вне
зоны пешеходного перехода и стоянки у сооружения обслуживания,
анализируем участок первого пешеходного перехода, затем второ-
го пешеходного перехода в зоне стоянки.
Для первого этапа
РЦ1[ = 1968,8—487,5 • 1,65 + 11,4 • 12 + 7,5 • 16,5-12 = 1447,32 авт/ч.
Для второго этапа (К) = 0,8)
Рнп = (1968,8—487,5 • 1,65+11,2 -12 + 7,5 -1,65 • 12)0,8=1157,86.
Для третьего, этапа (/ф = 0,8 и /<2 = 0,8)
Рнп= (1968.8—487,5-1,65+11,2-12 + 7,5-1,65 • 12)0,8 -0,8=810,5 авт/ч.
277
Рассчитать пропускную способность пересечения
в одном уровне
Исходные данные
Пересечение на км 23 + 475 необорудованное. Суммарная ин-
тенсивность движения по главной дороге Л%ц=240 авт/ч, радиусы
съездов 10 м, продольный уклон по главной дороге 25 % о, длина
подъема 200 м. Доля медленно движущихся автомобилей — 15%,
распределение интенсивности по направлениям Л7Л = 15%,
= 35%.
Решение
Под пропускной способностью пересечения подразумевается
максимальное число автомобилей, которое может пройти по каж-
дой из пересекающихся дорог при определенном соотношении ин-
тенсивности движения на главной и второстепенной дорогах.
Пропускная способность нерегулируемых пересечений в одном
уровне с разделением пересекающихся дорог на главную и второ-
степенную зависит от соотношения интенсивностей на пересекаю-
щихся' дорогах, а также от минимальных интервалов, принимаемых
водителем второстепенных дорог при пересечении потока основной
дороги или при вливании в него. Пропускную способность нере-
гулируемых пересечений различной планировки оценивают с по-
мощью номограммы (рис. 6.14).
При выборе планировки пересечения в одном уровне необхо-
димо учитывать, что пересечение — это элемент дороги и иа нем
нужно обеспечивать такой же уровень удобства движения, как ина
всей дороге. Предельные уровни загрузки пересечений с учетом
соотношения интенсивности движения на главной и второстепенной
дорогах принимаем по табл. 6.19.
Пропускная способность пересечений в одном уровне в конкрет-
ных дорожных условиях
/ е~м^.р е-мд*гр \
Рп = Л^гл i А - + В +С П -₽эш ' ’ (6Л)
\ J С 1 С 1 "“‘С у
Таблица 6Д9
Уровень удобства движения по главной дороге Коэффициент загрузки z Загрузка второстепенной дороги
предельно допусти- мая оптимальная
А <0,2 ОД\Р 0,09Р
Б (0,2 — 0,45) б,22Р 0,17Р
В (0,45-0,7 ) 0,31Р 0,28Р
Г-а (0,7 -1,0 ) 0,56Р 0,42 Р
Г-б (0; 1) 0,56Р 0,42Р
Примечание. Р — пропускная способность главной дороги в рассматриваемых до-
рожных условиях,
278
где — интенсивность движения
по главной дороге, авт/ч;
А, В, С — коэффициенты, характери-
зующие различные части
потока автомобилей (А —
свободно движущиеся ав-
томобили, В — частично
связанные, С — связанная
часть потока автомоби-
лей; А+В4-С'= 1);
Зь ₽2, Рз—коэффициенты, характе-
ризующие плотность по-
тока автомобилей; (3f =
=/(А) определяют по
графику (рис. 6.15);
=3,5; р3 = 5,7 (для двух-
полосных дорог);
X — коэффициент, равный
Л/т л/3600;
Д/Гр —граничный интервал,
! б/
— интервал между выходами
степенной дороге.
Рис. 6.15. Зависимость между коэф-
фициентами А и Pi
принимаемый водителями (рис. 6.16);
автомобилей из очереди на второ
Для участков подъемов
А = Ч (6.5)
где — коэффициент, учитывающий количество медленно движущихся автомо-
билей в потоке (табл. 6.20);
Еф — коэффициент, учитывающий крутизну уклона и длину подъема (табл.
6.21).
Для населенных пунктов А определяем по рис. 6.17, a B=f(A)—
по рис. 6.18.
Интервал <5/ принимаем в зависимости от состава движения:
Доля легковых автомобилей, % . 0 20 50 100
б/, с........................... 2,4 3,2 3,7 4,2
Расчет по уравнению (6.4) позволяет определить пропускную
способность не всего пересечения, а лишь одного направления с вто-
ростепенной дороги, пересекающего главный поток или вливающе-
Рис. 6.16. Изменение Д/гр для лево-
го поворота в зависимости от интен-
сивности движения по главной до-
роге;
1 — простое пересечение; 2 — канализиро-
ванное пересечение; интенсивность движе-
ния по главной дороге АГГЛ«25О—500
авт/ч; интенсивность движения поворачи-
вающих падево автомобилей 7^л=40—
90 авт/ч; — Д£гр 85%-ной обес-
печенности; ~ Д/гр 50%-ной
обеспеченности
279
Т аблица 6.20
Доля мед- ленно движут щихся ав- томобилей в потоке. % при расстоянии от подъема, м
до 100 500 1000 1500 2000 3000 >4000
0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
10 0,64 0,72 0,78 0,82 0,85 0,88 0,88
20 0,46 0,54 0,61 0,68 0,71 0,75 0,77
30 0,36 0,43 0,50 0,58 0,62 0,68 0,70
40 0,27 0,34 0,43 0,51 0,55 0,61 0,65
Т аблица 6.21
Уклон, %0 при длине подъема, м Уклон, %0 при длине подъема, м
50 1(10 200 300 50 100 200 300
До 20 0 0 0 0 60 0,05 0,10 0,17 0,30
30 0 0 0,02 0,04 70 0,09 0,12 0,19 0,34
40 0 0,02 0,05 0,12 80 0,11 0,15 0,24 0,42
50 0,02 0,06 0,11 0,19
гося в него. Полная пропускная способность определится как сум-
ма пропускных способностей по всем направлениям.
Предельное значение приведенной интенсивности движения,
т. е. суммарная интенсивность на второстепенной дороге, характе-
ризующая пропускную способность пересечения в одном уровне:
для необорудованных пересечений
APiprrn.BT Ф л(г Л)А' 1’Л
А'ппх"” _ ; (6.6)
Ф J11] Л + ФипПпи +Фт11>Г|1ГР
для канализированных пересечений
хг А^мш.п-.—фл{г;1)АгЛ
А/щах — 4Д и, (6.7)
ф л!| Л Ч-фп1ЩпП
Лфриа.Е т =^А?вт (ф л'Г] л ФфпнУ тгп + ФирРпр) + Ф л([ л)А/г л. л, (6-8)
где jVnp и п. в-г — интенсивность движения приведенного потока на второсте-
пенной дороге;
.¥ьт; А'гл — интенсивность движения на второстепенной и главной дороге;
ф "--коэффициент приведения;
р — доля поворачивающих автомобилей;
Рп — пропускная способность правого поворота с второстепенной
дороги, определяемая по формуле (6.4) при значении А/Гр
для правого поворота, принимаемом по рис. 6.19.
Индексы: вт — второстепенная дорога; гл — главная дорога; л —левый
поворот; пп — прямое пересечение; пр — правый поворот.
Коэффициенты приведения ф при разных планировочных реше-
ниях пересечения приведены в табл. 6.22.
280
Параметр Л вычисляем по фор-
муле (6,5), При этом принимаем:
^м—0,55, тан как расстояние от
подъема равно 0 (см. табл. 6.20);
—0,01 при длине подъема 200 м
и уклоне 25%о (см, табл. 6.21).
Таким образом,
Л =0,55 с-°>01= 0,56.
Параметр В определяем по
рис. 6.18, 73 = 0,27
А 4-S4-C = 1;
С’ = 1 — 0,56 — 0,27 = 0,17.
Рис, 6.17* Влияние населенного пунк-
та па распределение интервалов в
потоке в зависимости от состава дви-
жения при расстоянии от населенно
го пункта:
J—0; 2—200 м; 3 — 400 м; 4—600 м; 5 —
1000 м; 6 — 1500 щ /( — доля медленно
движущихся автомобилей в потоке
С учетом А определяем по рис.
6.15 р1=0,68.
Значение Д4р находим по рис.
6.16. При заданной интенсивности
движения ДС-Р=13,8 с.
Вычисляем пропускную спс
собность пересечения в приведен-
ных единицах по формуле (6.4):
„ „ /0,56 е~Д63
Рц — Л вт.max — 240! 4-
\ 1—е-0’18
0,27 е~8-2 0,17 е~5-3 \ _
+ i„e-°.s3 + 1— е-1’5 / =
= 240 (3,2 +0,174-0,7) =240-3,27 =
= 785 авт/ч.
Рассчитываем предельную ин-
тенсивность движения по второ-
степенной дороге, используя фор-
мулу (6,6):
30 1______1!___________L______t______1_____г .
100 Z00 000 OOJJ 500
N max —
785—1,1 -240-0,15
1,1 -0,15 + 1-0,54-0,67-0,35
= 830 авт/ч.
Рис. 6.19. Изменение граничного ин-
тервала для правого поворота при
различных радиусах съездов:
1— 10-12 м; 2—15 м; 5 — 25 и; —
50 м; 5—50 м; имеются переходно-ско-
ростные полосы
281
Т аблица 6.22
Схема планировки Коэффициент приведения
Левый поворот с дороги Прямое пересечение Ф пи Правый поворот d? Ч1р
главной (гл) второстепенной Ф л (вт)
1,1 1,1 1,0 0,62
1,0 1,0 1,0 0,45
^01^ 1,0 0,85 0,9 0,1
к 0,9 0,65 0,7 0,1
W 0,6 0,65 0,7 0,1
0,6 0,6 0,2 0
Следовательно, при заданной интенсивности движения на глав-
ной дороге наибольшая суммарная интенсивность движения иа вто-
ростепенной дороге составит 830 авт/ч.
Рассмотрим изменения пропускной способности при замене
простого необорудованного пересечения канализированным. При-
мем: 7Угл = 540 авт/ч; продольный уклон главной дороги 50%0; рас-
стояние до подъема протяжением 200 м и с уклоном 40 % о состав-
ляет 750 м; доля медленно движущихся автомобилей в потоке 20%;
282
Лл = 0,4; ПпР = 0?15; ЛАгл=180 авт/ч; Д = £ме-5П; ^ = 0,57; gD=0,05;
Л = 0,55; £ = 0,24; С = 0,21; (31 = 0,67; Л/гр = 11,6 с.
По формуле (6.4)
. /0,55 е-1-17
Рц~ Л в -г max = 540
\ 1—е~°-4
0,24 е-в-1
1-е-2-1
0,21 е~10
1_е~3-4
= 540(0,5 + 0,05) =307 авт/ч.
Для канализированных пересечений определяем Л/тах по фор-
муле (6.7)
307-180-0,6
0,65-0,4+0,7-0,45+0,1-0,15
+ 30721637 авт/ч.
Следовательно, при заданных условиях движения и планировке
пересечения на главную дорогу со второстепенной может следо-
вать 637 авт/ч.
Оценить пропускную способность кольцевого пересечения
Исходные данные
Необходимо оценить пропускную способность двух кольцевых
пересечений.
Первое пересечение расположено на горизонтальном участке.
Интенсивность движения и распределение потоков по направлени-
ям приведены на картограмме интенсивностей движения (рис. 6.20).
Состав движения: 22% легковых автомобилей; 18% грузовых авто-
мобилей малой грузоподъемности; 30% средней грузоподъемности;
16% большой грузоподъемности; 6% автобусов; 8% автопоездов.
Диаметр центрального островка 46 м. Пересекающиеся дороги —
Рис. 6.20. Картограмма интенсивностей движения на кольцевом пересечении
(авт/сут):
а — распределение по направлениям; б — распределение по кольцу
283
двухполосные (II категории). Все въезды на кольцевое пересече-
ние— однополосные (Д1 = /га^1).
Второе кольцевое пересечение дорог II и III категорий имеет
диаметр центрального островка ПЦО = 25 м. Перспективная интен-
сивность движения на въездах: =320, ^2 = I80, Лг3=—260, /V4=
=240 авт/ч.
На всех въездах распределение потоков по направлениям «пра-
во», «прямо» и «лево» соответственно 0,25; 0,5; 0,25.
Коэффициент состава движения kc = 1,8. Число полос движения
на всех подходах П\ = 1, на въездах 1 и 3 (дорога II категории)
«2 = 2, на въездах 2 и 4 (дорога III категории)
Решение
Пропускная способность кольцевого пересечения зависит от раз-
мера геометрических элементов плана пересечения, характеристик
транспортного потока и организации движения на въезде на
кольцо.
Пропускная способность въезда на кольцевое пересечение с
учетом реальных дорожных условий (авт/ч):
Г — £„ (6.9)
/‘'с
Лс== v (6.10)
где С —коэффициент, учитывающий влияние диаметра центрального ост-
ровка £>ц.о на пропускную способность въезда на кольцевое пе-
ресечение:
Пп0 ................. 15-20 40-50 80 125 160 200
С..................... 0,94 1,0 0,9 0,84 0,79 0,75
А и Б — коэффициенты, характеризующие планировку въезда, зависящие
от числа полос движения на подходе rti и на въезде п2 (табл.
6.23);
ЛГК —интенсивность движения па кольце, легк.авт/ч;
/гс —коэффициент, учитывающий состав движения;
X, — коэффициент приведения г-го типа транспортного средства к лег-
ковому автомобилю для кольцевых пересечений;
mi —количество (в долях единицы) транспортных средств разных ти-
пов;
к — число транспортных средств.
Таблица 6.23
п* ЛГК, легк. авт/ч А Б Л: Л"к> легк. авт/ч л В
I f <2240 1500 0,67 1 3 <1600 1800 0,31
2 2 <2530 2630 1,04 >1600 3200 1,18
1 2 <1400 1800 0,45 2 3 <110) 2900 0,91
>1400 2630 1,04 >1100 3200 0,18
284
Коэффициент приведения Д к легковому автомобилю для коль-
цевых пересечений с учетом типа автомобилей:
Легковые ............................................... 1,0
Грузовые малой грузоподъемности.......................... 1,4
» средней грузоподъемности ......................... 1,7
» большой » 2,3
Автобусы.....................'............................2,9
Автомобильные поезда . . . ............................. 3,5
Полная пропускная способность кольцевого пересечения, соот-
ветствующая экономически эффективной загрузке движением
^опт ~ 0,65,
а
ни = । Ав i-Vmln,
/-1
(6.П)
где Ау — фактическая интенсивность движения па въезде, авт/ч;
I — номер въезда;
а —число въездов;
х — коэффициент запаса пропускной способности въезда;
x=zCA/(kcNls+zCBNl{).
(6.12)
Пересечение 1. По данным о составе движения для всех въездов
вычисляем /гс по формуле (6.10):
А’с- Г 0,22+1,4-0,18+1,7-0,3 + 2,3-0,164-2,9-0,06 + 3,5-0,08= 1,804= 1,8.
Для всех въездов «1 = «2=1.
Находим А = 1500; £ = 0,67. Для £ц.о=46 м получаем С=1.
Расчет ведем в табличной форме (табл. 6.24).
Для каждого въезда определяется коэффициент загрузки дви-
жением z (см. табл. 6.24). Сравнение коэффициентов загрузки дви-
жением на въездах с г+пт = 0,65 показывает, что на въездах 1 и 3
загрузка движением превышает экономически эффективный уро-
вень, а на въезде 1 близка к режиму практической пропускной спо-
собности.
Для повышения пропускной способности данного кольценого пе-
ресечения необходимо уширить въезды 1 и 3, сделав их двухпо-
лосными. При уширении наиболее загруженного въезда 1 до двух-
Т а б л и ц а 6.24
№ въезда С С л Б к крив’ легк. авт/ч Р , авт/ч авт/ч Z
1 1,8 1,0 1500 0,67 706 570 456 0,80
2 1,8 1,0 1500 0,67 738 559 352 0,63
3 1,8 1,0 1500 0,67 661 587 396 0,67
4 1,8 1,0 1500 0,67 698 574 358 0,62
Примечание. Значения прмв получены по картограмме с учетом интенсивности
движения и коэффициентов
полосного будем иметь: П[ = 1; /г2=2; С=4; А = 1800; 5 = 0,45. От*
сюда
1
Рв= ~- (1800—0,45-706) =824 авт/ч;
1
2 = 456/824 = 0,55<0,65. /
При дальнейшем росте интенсивности движения для обеспече-
ния высокой пропускной способности и эффективной работы коль-
цевого пересечения необходимо уширить .проезжую часть до двух
полос и на въездах 2 и 4.
Пересечение 2. Рассчитываем интенсивность движения на коль-
цевом пересечении перед каждым въездом:
г=^(0,5+ 0,25)+^-0,25 = 240-0,75+260-0,25 = 245 авт/ч;
/7К 1 прии = 245-1,8 = 441 легк. ает/ч;
2 == Л6 (0,5+0,25)+#4-0,25 = 320-0,75+240-0,25 = 300 авт/ч;
Т/ц г прив = 300-1,8 = 540 легк. авт/ч;
NI( з = N2 (0,5 + 0,25) +Л6 0,25 = 180 • 0,75+320 • 0,25=215 авт/ч.
УУк з прив = 215-1,8 = 387 легк. авт/ч;
М, 4 = ^(0,5+0,25) +W2-0,25 = 260’0,75+180-0,25 = 240 авт/ч;
Nк 4 дрив = 240 ’1,8 = 432 легк. авт/ч.
Построим картограмму интенсивности движения: для въездов В
и 3 «1 = 1, «2=2; для въездов 2 и 4 п\ = п2= 1.
Значения А и Б принимаем в зависимости от /Укприв и числа по-
лос движения «ь п2.
Для въездов 1 и 3 имеем А = 1800, 5 = 0,45; для въездов 2 и 4
(при П\ = п2=\) А — 1500; 5 = 0,67.
При 1)що=25 м находим С = 0,95. Определяем пропускную спо-
собность въездов по формуле (6.9). Расчет ведем в табличной фор-
ме (табл. 6.25). Затем для каждого въезда определяем коэффици-
ент загрузки движением z = NB/PB (табл. 6.25). На всех въездах
£<0,65.
Коэффициент запаса пропускной способности каждого въезда
до достижения оптимальной загрузки движением +шт=0,65 полу-
чаем по формуле (6.12):
Таблица 6.25*
№ въезда С ^2 А Б Л к прив» легк. авт/ч ра- авт/ч аэт/ч Z
1 1,80 0,95 1 2 1800 0,45 441 845 320 о,з8;
2 1,80 0,95 1 1 1500 0,67 540 601 180 0,30
3 1,80 0,95 1 2 1800 0,45 387 858 260 0,30
4 1,80 0,95 1 1 1500 0,67 432 639 s 240 0,38-
286
__ П),65 • 0,95 - 1800______}
*1— 1,8-320^0,65-0,95-0,45-441 ”” ’ ’
0,65\0,95 • 1500______ , pn
x i gg.
1,8-180+0,65 • 0,95-0,67 • 540
*__________0,65-рД- 1800____________g3>
X3~ 1,8-260+0,65-0,95-0,45-387 “ * ’
0,65-0,95 -1500
Xd = ----------——----------------- := J KJ,
1,8-240+0,65-0,95-0,67-432
Следовательно, xmin=l(51.
Коэффициент запаса пропускной способности до достижения ре-
жима практической пропускной способности въезда при 2np = 0,85
составляет Xmm = 1,82.
Пропускная способность всего кольцевого пересечения
п
Nв i-
i-1
Для рассматриваемого кольцевого пересечения:
при z=0,65 РКп= 1,51 (320+180 + 260+240) = 1510 авт/ч;
при z=0,85 Ркп= 1,82 (320+180+.260+240) = 1820 авт/ч.
Рассчитать пропускную способность мостового перехода
на дороге с двухполосной проезжей частью
Исходные данные
Требуется определить пропускную способность трех мостовых
переходов.
В первом случае ширина проезжей части на подходе к мосту
7,5 м, ширина проезжей части на мосту 6 м, длина моста 200 м,
мост горизонтальный и прямолинейный. Подходы к мосту горизон-
тальные и прямолинейные, загрузка встречной полосы движения
более 0,8.
Во втором случае ширина проезжей части моста 8 м, длина
200 м. Мост имеет продольный уклон 2О%о и расположен в плане
на кривой радиусом Д = 800 м, Подходы к мосту имеют ширину про-
езжей части 8 м, продольный уклон 30%о и криволинейный в плане
участок радиусом /? = 600 м. Встречная полоса загружена более 0,8.
В третьем случае ширина проезжей части моста 9 м, длина мо-
ста 150 м. Состав движения: 50% легковых, 28% грузовых, 22%
автопоездов.
Решение
Пропускная способность полосы движения моста, расположен-
ного на прямой в плане и при продольном уклоне менее Ю%0,
Рм =420+43 Г—2,285 L+0.257 ГЦ (6.13)
287
Таблица 6.26
L, м / при /абарите моста
Г-7 Г-8 у / Г-9 Г-11,5 Л13
100 0,562 f 0,625 '' 0,75 0.812 0,937
200 0,475 0,60 0,72 0,812 0,937
300 0,375 0,562 0,68 0,812 0,937
где Г—габарит моста, м; (Г=7--Г— 13);
L —длина моста, м (100^1^:300 м).
Пропускная способность мостов, расположенных на кривых в
плане и имеющих продольные уклоны более 10%0,
PM = PkM, (6.14>
где Р — пропускная способность полосы движения с учетом влияния кривых в.
плане, продольного уклона и состава движения, легк.авт/ч (см. пример
1-10);
/гм — коэффициент снижения пропускной способности полосы движения мо-
ста (табл. 6.26).
Пропускная способность полосы движения на подходе к мосту
= 413 + 27 й—4,07 I + 0,0653 7?+434,6 цл, (6.15)
где b — ширина проезжен части, м;
i — продольны fi уклон, % О;
Я — радиус кривых в плане, м;
т]л — количество легковых автомобилей в потоке, доли единицы.
Мостовой переход 1. Пропускную способность полосы движении
на мосту рассчитываем по формуле (6.13):
А, = 420+ 43-6---2,285-200 + 0,257-6-200 = 521 авт/ч.
Пропускная способность полосы движения на подходе к мосту
при Ь~7,5 м, i = 0, /?=0, т|л=1 в соответствии с формулой (6.15):
Рпм =413+27-7,5-4,07 -0+0,0653-0+434,6-1 = 1050 авт/ч.
Ввиду того, что полученное значение пропускной способности
моста (521 авт/ч) меньше пропускной способности на подъезде
(1050 авт/ч), то пропускную способность мостового перехода при-
нимаем равной пропускной способности моста (521 авт/ч).
Мостовой переход 2. Пропускная способность полосы движения
на мосту без учета ее снижения [(см. формулу 6.15)]:
Р = 413 + 27 6—4,07/+0,0653/?+434,6 п = 413 + 27-8—4,07-20 + 0,0653-800+.
-[-434,6*1=818,4 авт/ч*
Коэффициент снижения пропускной способности принимаем
^м=0,6, Тогда пропускная способность моста
= = 818,4- 0,6 = 491,04 авт/ч.
Пропускная способность полосы движения на подходе к мосту
Рпм==413+ 27-8—4,07-30+ 0,0653-600+434,6=980 легк, авт/ч.
288
Так как полученное значение пропускной способности мост®
(Рм — 491 авт/ч) меньше пропускной способности подходов, то про-
пускную способность мостового перехода принимаем равной про-
пускной способности моста (491 авт/ч).
Мостовой переход 3. Для решения поставленной задачи измеря-
ем скорости автомобилей на мосту. Результаты измерения в сво-
бодных условиях движения автомобилей иа мосту показали, что
средние скорости легковых автомобилей 58 км/ч, грузовых 42 км/ч,,
автопоездов 40 км/ч.
Среднюю скорость автомобилей Уо с учетом наблюдаемого со-
става движения определяем, подставляя в формулу измеренные-
значения средних скоростей автомобилей разных типов:
Уо = vЛТ| л 4“ 1ДрТ]гр4"иавТ|;1и = 58- 0,5+42 -0,28-р40* 0,22 = 19,56 км/ч,
где Пл, Игр, Пап — количество легковых, грузовых автомобилей и автопоездов
в потоке, доли единицы.
Далее определяем максимальную плотность потока автомоби-
лей, для чего рассчитываем средний интервал с учетом существую-
щего на мосту состава движения:
/расч pip jit = рл~^лл 4" РлРдлт^" Р прд ла 4~ ргрпбл 4“ Рг21ггд~Ргра1га +
+ рарл^ап + рарРаг+Др^аа,
где рл, рг, Ра —вероятность появления легкового, грузового автомобиля и ав-
топоезда;
/лаПлгДаг -интервалы между автомобилями отдельных типов с учетом их
длины;
/[)а(;,, = 0,52-7,3 4-0,5 0,28'9,34-0,5 0,22 13,24-0,28 - 0,5 9-|-(),28“'9,74-0,28'0,22Х
X 14,1 +0,22 0,5 • 13+0,22 0,28 14,2+0,222-17,3 = 10,608 м.
Затем вычисляем максимальную плотность транспортного по-
тока
<7тах=:£Лрасч= 1000/10,608 = 94,26 авт/км.
Рассчитываем пропускную способность полосы движения на
мосту
+=0,101 Центах —0,101 49,56-94,26 = 470 авт/ч.
Рассчитать пропускную способность съездов
на пересечении в разных уровнях
Исходные данные
Правоповоротный съезд пересечения типа «полный клеверный
лист» имеет полосу ускорения. Радиус съезда 125 м, продольный
уклон на подъеме съезда 30%0, длина подъема 200 м, расстояние
видимости 200 м, в потоке на съезде 10% тяжелых автомобилей
(автопоездов), 20% легковых автомобилей, На основной полосе
главной дороги интенсивность 600 авт/ч, в том числе 12% тяжелых
28!)
р
автомобилей. От предыдущего съезда, на котором нет переходно-
скоростной полосы, расстояние 600 м.
Левоповоротный съезд № 1 пересечения типа «полный клевер-
ный лист» не имеет переходно-скоростных полос. Радиус съезда
75 м, продольный уклон на подъеме этого съезда 2О%о, длина подъ-
ема 200 м, количество тяжелых автомобилей в потоке на съезде
10%, легковых автомобилей 20%, расстояние видимости 175 м.
В основном потоке 18% тяжелых автомобилей.
Решение
Правоповоротный съезд. Определяем максимальную интенсив-
ность движения на съезде из условия вливания в основной поток
по формуле (6.4).
Для условий правоповоротного съезда А = 0,82 (табл. 6.27 и
6.28), В=0,18, С=1-(А + Ь)=0, [3 = 0,91, 6/=3,6 с, AZrp^3 с.
Определяем параметр распределения
No
3600
600
3600
3=0,5.
ДСр ==
Т а б л и ц а 6.27
Интенсивность Коэффициент А при наличии на основной полосе тяжелых автомобилей, %
движения, авт/ч 10—15 15—20 20—25 25-30
100 0,70 0,67 0,62 0,60
150 0,63 0,59 0,55 0,52
200 0,59 0,55 0,48 0,45
250 0,57 0,51 0,45 0,40
>300 0,53 0,48 0,42 0,38
Таблица 6.28
Расстояние от предыду- щего съезда, м Коэффициент Л при Расстояние от предыдуще- го съезда» м Коэффициент А при
отсутствии переходно- скоростных полос наличии переходно-ско- ростных полос отсутствии переходно- скоростных полос наличии переходно* скоростных полос
200 0,57—0,63 0,77—0,88 800 0,83—0,91 0,9-0,96
400 0,63—0,70 0,82—0,92 1000 0,87—0,92 0,9—0,96
600 0,72—0,82 0,87—0,96 1200 0,88—0,93 0,9—0,96
Примечание» Меньшие значения коэффициента А соответствуют наличию в пото*
ке на основной полосе 20—25% тяжелых автомобилей, большие — 10—15% *
290
Таким образом, максимальная интенсивность движения на съез-
де из условия вливания в основной поток
/ 0,82 е-°.Ц1-о-5
У с У о (
] е-0,510,6
0,18 е"1-3 0-5
| — 1 > Sj 0,6
/ 0,82-0,64
=600 —
1—0,57
0,18-0,407
1—0,34
= 795 авт/ч.
Вычисляем пропускную способность съезда с учетом коэффици-
ентов снижения пропускной способности р (см. пример 1.10):
Рс = Ртах|3^5рв = 1800-0,93-0,9-0,9= 1355 авт/ч
Пропускная способность съезда определяется условиями влива-
ния в основной поток Рс>^с и составляет 795 авт/ч.
Левоповоротный съезд. Определяем коэффициент А (см. табл.
6.27), который для приведенных условий равен 0,51, Д/гр = 6,4 с„
6/ = 3,6с.
В = 0,33, pi=0,71, С=1—(4+В)=0,16.
Определяем параметр распределения
„ ' Уо 620
7=----------Дггр =--------6,4 —1,1
3600 Р 3600
н максимальную интенсивность движения на съезде из условия вли-
вания в основной поток:
УС = УО
0,57
1 c-O.71-g.fi2
0,33 е-1-8-1-1
1___е-1,8-0,62
Устанавливаем пропускную способность съезда:
Рс = Рта4МТ|%^ 1800-0,94-0,9-0,85= 1260 авт/ч.
Пропускная способность съезда определяется условиями влива-
ния в основной поток (Рс>^с) и составляет 515 авт/ч.
Рассчитать пропускную способность полосы движения участка
в зоне влияния сооружения обслуживания
Исходные данные
Горизонтальный участок двухполосной автомобильной дороги
имеет ширину проезжей части b = 7,5 м, радиус кривой в плане /? —
— 1500 м, доля легковых автомобилей в потоке 4506 (т]л = 0,5). На
данном участке расположено придорожное предприятие питания.
Стоянка не отделена от проезжей части, переходно-скоростные по-
лосы отсутствуют.
291
Т аблица 6.29
Тип площадки Наличие переходно- скоростных полос гс 0 при доле съезжающих иа стоянку ав- томобилей от часовой интенсивности дви- жения по основной дороге
0,01—0,05 0,05—0,1
С отделением от Есть 0,96 0,94
проезжей части Нет 0,84 0,80
Без отделения от Есть 0,80 0,79
проезжей части Нет 0,76 0,74
Решение
Пропускная способность участков автомобильных дорог, нахо-
дящихся в зонах влияния сооружений обслуживания,
РС .0 = Pkc. .0,
где Р—пропускная способность полосы движения с учетом влияния основ-
ных элементов дороги [см. формулу (6.15)];
Ас.о. — коэффициент снижения пропускной способности в воне сооружения
обслуживания (табл. 6,29).
Пропускная способность полосы движения с учетом сочетания
основных элементов дороги
Щ=4[3+27 fc—4,07 г+ 0,0653 7?+434,6 щ =413+27-7,5—4,07'0 + 0,0653 1500+
+ 434,6-0,5=909 авт/ч,
где ь — ширина проезжей части, м;
г'— продольный уклон, %0 (0^г^50°/оо);
R — радиус кривой в плане, м (400^7^^1000 м);
Чл — доля легковых автомобилей.
Пропускная способность полосы движения с учетом размещения
придорожного предприятия питания:
Pc.n = /’/^(J.„ = 909-0,74 = 673 авт/ч.
Задание 6.8
Выполнить технико-экономическое сравнение вариантов
пересечения автомобильных дорог
Исходные данные
Район проектирования — А^ссковская обл. Интенсивность дви-
жения на существующем пересечении А/Гл = 3200 авт/сут, А7ВТ =
= 2000 авт/сут. Картограмма интенсивности движения на вариантах
проектируемых пересечений приведена на рис. 6.21. Ежегодный
прирост интенсивности движения равен 5% по закону сложных про-
центов. Категории пересекающихся дорог в настоящее время II и
III, на перспективу (через 20 лет) —I и II. Существующее пере-
292
Щ с
Рис. 6.21. Картограмма интенсивностей движения на
пересечений (авт/сут):
вариантах проектируемых
а — на простом пересечении в одном уровне; б — на кольцевом пересечении в одном уров*
не; з — на пересечении в разных уровнях
сечение простое, в одном уровне, угол пересечения дорог 90°. Сос-
тав движения: 30% легковых автомобилей; 10% автобусов; 20%
ГАЗ-53; 5% ЗИЛ-130 с прицепом 4 т; 10% МАЗ-500.
Решение
Для улучшения условий движения на пересечении намечены два
варианта реконструкции: кольцевое пересечение в одном уровне с
уширенными въездами и малым диаметром центрального островка
(срок строительства один год); пересечение в разных уровнях по
типу «полный клеверный лист» (строительство намечено в два го-
да). На пересечении проектируется асфальтобетонное покрытие.
Срок для сравниваемых вариантов 7% = 20 л. В качестве эталонного
принят вариант, соответствующий сохранению существующих ус-
ловий, т. е. простое необорудованное пересечение в одном уровне.
Зона влияния пересечения на режим движения транспортных
потоков принята на всех подходах 410 м от центра пересечения до-
рог, Длина маршрутов и средние скорости даны в табл. 6,30.
Табл и ц а 6.30
1 — 1 ——' ' “ "Ч Длина маршрута (числитель), м, и средняя скорость (знаменатель), км/ч
Вариант 1 Вариант 5
Направле- ние дви- На подходах На кольце На выходе * й) i=( со QJ м: о
женин о си
Ail^nl .. £iT2^n2 £В1^В1 £в2^2 с си я п и ОЗ
К и X
Правое 200 180 20 180 200 580 —«
50 , 35 20 40 55 50
Прямое 200 180 40 180 200 410 — 410
50 35 20 40 55 65 65
Левое 200 180 60 180 200 410 520 410
50 35 20 40 55 60 40 60
293
Стоимость строительства и капитального ремонта. Строитель-
ную стоимость пересечений определяем с учетом объемов работ и
укрупненных показателей стоимости конструктивных элементов.
Стоимость строительства кольцевого пересечения в одном уровне
100 тыс. руб-, (вариант 1), пересечения в разных уровнях —
1500 тыс. руб. (вариант 2).
На пересечениях предусмотрен капитальный ремонт асфальто-
бетонного покрытия через 18 лет после постройки. Стоимость ка-
питального ремонта на кольцевом пересечении 13 тыс. руб., на пе-
ресечении в разных уровнях — 80 тыс. руб.
Приведенные капиталовложения:
по варианту 1: Кф.+Ккр(18)Ко(18) = 100 + 13-0,25= 103,25= 103 тыс.
ру6-;
по варианту 2: 2КсКпр+7(кр(18)Ко(18)==750 • 1,08+750 • 1,0+80Х
X 0,25 = 1580 тыс. руб.
Потери народного хозяйства от постоянного изъятия сельско-
хозяйственных угодий под пересечение. Проектируемое пересече-
ние занимает угодья колхоза. Потери от изъятия земли со-
ставляют:
/(оз = а (ВП) рфпос т/'з;
£з + ^и^
фп О С Т = „ " ' >
где а — комплексный коэффициент, зависящий от роли данного вида
сельскохозяйственной продукции в образовании национального1
дохода (значения а колеблются в пределах от 0,60 до 0,97 и в
среднем составляют 0,80);
(В77)р — расчетное значение валовой продукции хозяйства, определяемое:
методом математической статистики на год отчуждения земли„
РУб,;
фпост — коэффициент постоянного отчуждения земли, лет;
Е3 — коэффициент эффективности, учитывающий особенности сельско-
хозяйственных земельных угодий;
— коэффициент, учитывающий перспективы интенсификации произ-
водства в данном хозяйстве (обычно равный 1,0—1,5);
Ь — среднегодовой прирост сельскохозяйственной продукции на дале-
кую перспективу, в сотых долях единицы;
Д3 — площадь сельскохозяйственных земельных угодий, занятая под
пересечение, га.
Здесь: валовая продукция колхоза (ВП)р = 671 руб/га; площадь,
занимаемая пересечением F3 по варианту 1—0,3 га; по варианту
2-16 га; а = 0,8; £=1,5; £ = 0,05; ^ = 0,05.
Следовательно,
0,05+1,5-0,05
Л'оз^0,8-671 - ’---F. = 26 840 /5 руб.
0,052
Отсюда: по варианту 1 Хоз = 26 840-0,3 = 8050 = 8 тыс. руб.; по ва-
рианту 2 Хоз = 26 840-16 = 429 440 = 429 тыс, руб.
Капиталовложения в автомобильный транспорт. Расчеты пока-
зывают, что дополнительные капиталовложения в автомобильный
транспорт, соответствующие ежегодному росту объема перевозок,,
294
обычно незначительны по сравнению с остальными затратами. Для
условий рассматриваемого примера можно принять
По варианту 1
где 4/ — удельные капитальные вложения на один списочный автомобиль со-
ответствующего типа, тыс. руб.;
Aj — удельный вес отдельных типов автомобилей в общем составе транс-
портного потока, доли единицы;
j — количество типов автомобилей в составе потока;
п — количество направлений движения с остановками автомобилей;
Л\,—интенсивность движения по каждому из п направлений, авт/сут;
—среднее время простоя одного автомобиля на каждом из п направ-
лений, ч;
li — путь пробега автомобилей по каждому из i направлений в пределах
границ сравнения вариантов, км;
Vi — скорость автомобилей для тех же условий, км/ч;
Л5 — среднегодовая среднесуточная интенсивность движения по каждому
из i направлений движения на пересечении, авт/сут;
Та — количество часов работы одного списочного автомобиля в течение
года.
Распределение движения по направлениям на всех подходах к
пересечению принято; правое — 25%; прямое — 50%; левое —
25%. Отсюда:
Vi
/0,25 /пр+ 0,5 /нодм
лев
Ок
-п 1 , i-n 2 ,
+ Р
Уц I 2 ^в2
0,25 0,02 + 0,5-0,04+0,25-0,06
0,18
40
20
0,2
55
V» 1
0,2
50
0,18
35
^(Лггл+Лгвт)0,0193;
•- (ЛГ Л-рЛ^Вт)
2 4^ = 0,1-16 570 +0,3-8000 + 0,6-7650 = 8647 ^8650 руб.
Для рассматриваемой в данном примере интенсивности движе-
ния на кольцевом пересечении среднее время простоя автомобилей
настолько мало, что им можно пренебречь /пП₽) —0. Таким образом
д/G t 365
------ =1,2 Лао = -------
(l+£H1I)f 2500
X8650(3200+2000) [0+0,0193]127 тыс. руб.
295
По варианту 2:
“-- (yV р л +Л Вт)
0,5 /прям
С^дрям
л ев,п
X8650(3200+2000)0,0159^104 тыс. руб.
Автотранспортные расходы. В рассматриваемом примере авто-
транспортные расходы, связанные с простоем автомобилей на пере-
сечении, незначительны по сравнению с остальными затратами (ме-
нее 1%) и ими можно пренебречь. В этом случае сумма приведен-
ных автотранспортных расходов
20
где Aj — транспортные расходы в первом году эксплуатации, руб.;
kQ— коэффициент отдаления затрат, равный ----------- ;
(1 +£вп) *
т — отношение интенсивности движения данного года эксплуатации к интен-
сивности движения первого года.
+^ср)= 0,3+00+0,1+72+0,2-395+ 0,25-462+0,05-508+0,1+05=417=
= 420 коп/авт-ч.
При ежегодном приросте интенсивности движения на 5% по за-
кону сложных процентов и fnn — OjOS
20
15,53,
По варианту 1
At
(1-№пГ
= 3,65-420'0,0193 (5200) 15,53 2389 тыс. руб.
296
По варианту 2
20
= 3,65-420-0,0159-5200'15,53^1968 тыс. руб.
Затраты на содержание н ремонт пересечения. Эти затраты на
год t:
где ЙОр—средняя сумма дорожно-эксплуатационных расходов за время рас-
четного срока, отнесенная к одному году эксплуатации пересечения,
руб.;
— площадь дорожного покрытия на пересечении, м2;
Сор — средняя стоимость дорожно-эксплуатационных расходов (без отчис-
лений и капитального ремонта) за 1 год;
По варианту 1
20
1
(l+Fan) *
= 2600-0,19'10,6 = 5236 = 5 тыс. руб.
По варианту 2
= 16 040 0,19 10,6 = 32 304 = 32 тыс. руб.
Потери народного хозяйства,
пассажиров в пути:
связанные с затратами времени
£)( пасс)
А>от;
I
5V'acc) =365ayps^cc)^ (/JO'+O),
где й —-средняя вместимость автобуса, чел.;
у — коэффициент использования вместимости;
р — коэффициент использования пробега; обычно (3=1;
5(пасс} — средняя стоимость одного пассажиро-часа, равная 0,3 руб/ч;
jy(nacc)— интенсивность движения автобусов по (-му направлению, авт/сут;
—-скорость движения автобусов по данному направлению в преде-
лах границ сравнения вариантов, км/ч;
L, —то же, длина участка, км.
297
По варианту I:
ЭО'асс) =365-50’0,9-1-0,3-0,10-5200-0,0193^49,45 тыс. руб.;
20
^(иасс)
= 49,45-15,53 = 768 тыс. руб.
а+ад4
Па варианту 2:
Зрасс> =365-50-0,9.1-0,3-0,1-5200-0,0159 = 40 740 = 40,74 тыс. руб.;
=40,74* 15,53 = 633 тыс. руб.
Таблица 6.3$
Характеристика потоков *1 Число конф- ликтных точек
Слияние лото- 0,0040 800 1480 0,142 2
КОВ 0,0040 1120 1280 0,172 2
0,0040 200 1160 0,027 2
0,0040 320 920 0,035 2
Разделение 0,0028 800 200 0,013 2
ПОТОКОВ 0,0028 1120 1160 0,109 2
0,0028 1280 320 0,034 2
0,0028 1480 920 0,114 G1= 1,291 2 2 шт/год
Таблица 6.32
Вид затрат Приведенные затраты, тыс* руб., по вариантам
I 2
Капиталовложения 103 1580
Потери народного хозяйства от изъятия сельско- 8 429
хозяйственных угодий
Капиталовложения в автомобильный транспорт 127 104
Автотранспортные расходы 2389 1968
Затраты па содержание и ремонт пересечения 5 32
Потери народного хозяйства от пребывания пас- 768 63$
еажиров в пути
Потери народного хозяйства от дорожно-транс- 110
портных происшествий
Приведенные единовременные затраты 238 2113
357 3170
Приведенные текущие затраты 3272 2633
Суммарные приведенные затраты 3629 5803
298
Потерн народного хозяйства от дорожно-транспортных проис-
шествий на пересечении. Суммарные приведенные потери народно-
го хозяйства на пересечении
20
(1+ВнпР
1
Z
яри 77i = GiPt; Gi=' \
20
> /гот2
1
25
-------10“7,
Кг
где
Gj — количество дорожно-транспортных происшествий на пересечении;
Pi— средние народнохозяйственные потери от одного дорожно-транс-
портного происшествия, руб.;
Mit Nt — интенсивности движения на главной и второстепенной дорогах;
7G— относительная аварийность;
Кг — коэффициент годовой неравномерности движения.
Значения Ki принимаются по табл. 6.31, а и Ni — по карто-
грамме интенсивности движения (см. рис. 6.21). По варианту 1
Лг = 0,0833. Расчет G[ приведен в табл. 6.31 при = 3460 руб.
771= 1,292-3460 = 4470 руб, = 4,47 тыс. руб,
20
При р = 5% 7(0т2 = 24,61;
20
nt
— --- =4,47-24,61 = 110 тыс. руб.
(i+w
По варианту 2 на пересечении в разных уровнях по типу «пол-
ного клеверного листа» число дорожно-транспортных происшествий
при рассмартиваемой в данном примере интенсивности движения
весьма мало (0^0,07). Поэтому потери народного хозяйства от
дорожно-транспортных порисшествий для варианта 2 можно не учи-
тывать.
Суммарные приведенные затраты. Расчет суммы приведенных
затрат по вариантам приведен в табл. 6.32. Сравнение суммарных
приведенных затрат показывает, что более экономичен вариант 1 —
кольцевое пересечение в одном уровне.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Автомобили:
габариты, нагрузки 16, 51, 132, 143
динамические характеристики 18,
19, 20, 26
лобовая площадь 16
преодолеваемые уклоны 15, 22
Автопоезда, тяговые расчеты 27
Аккумуляция ливневых вод 114
Б
Безопасность движения 246
Быстроток НО
В
Водобойный колодец 113
Г
Геологическое строение 9, 130
Гидравлический расчет:
быстротока 110
водобойного колодца 113
канавы боковой 107
канавы нагорной 101
отверстия трубы 114
Глубина промерзания суглинистых
грунтов 8
Д
Динамические характеристики;
по мощности двигателя 18, 19, 20
26
по сцеплению шины с покрытием 26
Дорожпо-климатический график 6
Дорожные одежды:
дренирующий слой 141, 144
жесткого типа 143
нежесткого типа 132
морозоустойчивость 142, 145
Ж
Жесткие дорожные одежды:
расчет толщины 152
температурные напряжения 149
300
t-Ezi
3
Защита от транспортного шума 26
Земляное полотно:
на косогоре 57
на слабых грунтах 129
объем 62
устойчивость откосов 119
Затраты:
единовременные 43
текущие 45
И
Интенсивность движения перспектив-
ная 12, 238
К
Канавы:
боковые 107
гидравлический расчет 101, 107
напорные 107
Климат 5
Клотопдиая трасса 88
Коэффициенты:
аварийности 247, 251, 254
безопасности движения 253
приведения 14, 51, 133, 153:
Кривые:
вертикальные 37
в плане 72, 33
переходные 78
М
Морозозапштные слои 141
Мостовой переход:
высота моста 189
кривая связи уровней 179
морфометрический расчет 180'
насыпи подходов 190
расчет уровней воды 178
струенаправляющие дамбы 1911
Н
Нежесткие дорожные одежды:
конструирование 134
проверка на растягивающие напря-
жения 139
проверка на устойчивость против
сдвигов 137
О
в профиле 37
Расстояния видимости 31
Расход воды максимальный 114
Рельеф местности 9
Реконструкция дороги 238
Роза ветров 9
Осадка насыпей 129, 132
Отгон виража 78
Откосы, устойчивость 119
П
Пересечения дорог в одном уровне
278, 292
Пересечения дорог в разных уровнях:
водоотвод 166, 175
выбор схемы 155
левоповоротные съезды 157, 161
план развязки 165, 172
по типу «клеверный лист» 167
-----— «труба» 155
поперечные профили съездов 165,
176
правоповоротные съезды 164, 170
продольные профили съездов 166,
171, 174
трассирование 168
Перспективные изображения:
моста 201
участка дороги 194, 197
План трассы дороги 72
Полоса движения;
пропускная способность 50
число полос 55
ширина полосы 55
Потери от дорожно-транспортных
происшествий 254
Природные условия 5
Продольные профили дороги 79, 80,
81
Проложение трассы:
клотоидами 88
прямыми и круговыми кривыми
72, 78
Пропуск па я способность:
дороги 58
кольисвы х игресс’И'Пий 283
максима,.п,няя 54
мостимых 11( |>1 и..'[1 ш 287
населенных иvuici<>в 275
пересечений '.Щ')
ПОЛОС ДНИ Ъ I'llII'J . 11
приведеипж!
Р
Радиусы кривых:
в плане 33
С
Сеть дорог:
запроектированная методом Бим-
Бада М. И, 223
— — Замахаева М. С. 220
— — Лаунгардта 213, 215
— — Романенко И. А, 203
— — Шимельфенига С. А, 219
----Хомяка Я, В. 228—237
сельскохозяйственного района 211
совхоза 203
Сравнение вариантов:
канав 104
пересечения дорог 292
поперечного профиля земляного по-
лотна на косогоре 57
реконструкции дороги 266
труб 118
Сток ливневой 102
Т
Трасса:
выбор направления 72
клотоидная 88
проложение на местности 72
Труба водопропускная:
отметка насыпи 117
пропускная способность 117
укрепление выходного русла 117
учет аккумуляции 114
У
Угол поворота трассы 77
Уклон продольный 15, 22
Укрепление русла за трубой 117
Ч
Число полос движения 55
Число дорожно-транспортных проис-
шествий в зависимости от интен-
сивности движения 67
Ширина полосы движения 55
ЗОТ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................................. 3
Глава 1. Проектирование автомобильной дороги в плане и профиле 5
.Местные условия и ожидаемая интенсивность движения..................... 5
Задание 1.1. Составить описание природных условий района проекти-
рования ............................................................... 5
.Задание 1.2. Установить перспективную интенсивность движения . . 12
Разработка технических условий для проектирования плана, продоль-
ного и поперечного профилей автомобильной дороги....................... 15
Задание 1.3. Обосновать продольный уклон дороги для смешанного
транспортного потока .................................................. 15
Задание 1.4. Обосновать предельный продольный уклон для автомоби-
ля ЗАЗ-968 ............................................................ 22
Задание 1.5. Построить график динамической характеристики для ав-
томобиля УАЗ-452 ...................................................... 24
Задание 1.6. Исследовать условия движения автопоездов при расчетном
уклоне ................................................................ 27
Задание 1.7. Установить расстояния видимости на проектируемой до-
роге и подъезде к ней.................................................. 31
Задание 1.8. Установить наименьшие радиусы кривых в плане и про-
дольном профиле автомобильной магистрали и подъезда к ней . , , . 33
Задание 1.9. Рассчитать оптимальные уровни загрузки дороги движе-
нием .................................................................. 38
Задание 1.10. Установить параметры проезжей части и земляного по-
лотна автомобильной магистрали......................................... 50
Задание 1.11. Обосновать поперечные профили земляного полотна авто-
мобильной магистрали на косогорах крутизной до 25%.................... 57
Проектирование трассы дороги в плане и продольном профиле ... 72
Задание 1.12. Запроектировать варианты трассы участка дороги на кар-
те в горизонталях ..................................................... 72
Задание 1.13. Запроектировать переходные кривые на закруглениях се-
верного варианта трассы .................................. ....... 78
Задание 1.14. На участке северного варианта запроектировать клотоид-
ную трассу............................................................. 88
Задание 1.15. Запроектировать продольные профили по вариантам трас-
сы автомобильной дороги............................................... 97
Глава 2. Проектирование водоотвода, земляного полотна и дорож-
ной одежды ............................................................ Ю1
Проектирование сооружений водоотвода.................................. 101
Задание 2.1. Запроектировать нагорную канаву........................... 101
Задание 2.2. Запроектировать боковую канаву (кювет) в выемке . . 107
Задание 2.3. Выполнить гидравлический расчет быстротока, по которо-
му сбрасывается вода из нагорной канавы................................ ПО
Задание 2.4. Рассчитать отверстие малого водопропускного сооружения 114
302
Проектирование земляного полотна...................................... 119
Задание 2.5. Определить графо-аналитическим методом устой-
чивость откосов насыпи................................................ 119
Задание 2.6. Оценить устойчивость насыпи на слабом основании . . 124
Задание 2.7. Вычислить осадку насыпи на сжимаемом основании . . 129
Проектирование дорожных одежд......................................... 132
Задание 2.8. Сконструировать и рассчитать дорожную одежду нежест-
кого типа на дороге I категории....................................... 132
Задание 2.9. Запроектировать и рассчдтать дорожную одежду с це-
ментобетонным покрытием.............J * -............................. 143
Глава 3. Проектирование транспортных пересечений и мостовых пе-
реходов 155-
Проектирование транспортных пересечений.............................. 155
Задание 3.1. Запроектировать примыкание дороги II категории к доро-
ге I категории........................................................ 155
Задание 3.2. Запроектировать пересечение в разных уровнях типа
«клеверный лист»...................................................... 167
Проектирование мостового перехода.................................... 176-
Задание 3.3. Запроектировать переход автомобильной дороги III кате-
гории через реку...................................................... 175
Глава 4. Построение общего вида участка дороги......................... 194
Задание 4.1. Построить перспективную проекцию участка дороги по
плану и продольному профилю .......................................... 194-
Задание 4.2. Построить изображение в перспективе участка подъездной
дороги и оценить плавность трассы .................................... 197'
Задание 4.3. Построить общий вид миогопролетного арочного моста че-
рез овраг.............................................................. 201
Глава 5. Проектирование дорожных сетей и технико-экономическое
сравнение вариантов ................................................... 203
Задание 5.1. Запроектировать дорожную сеть совхоза «Борец» . . . 203
Задание 5.2. Составить проект местной сети дорог по материалам ком-
плексных технико-экономических изысканий в сельскохозяйственном
районе............................................................. 211
Задание 5.3. Запроектировать сеть дорог между десятью грузообразу-
ющими пунктами......................................................... 228
'Глава 6. Разработка проекта реконструкции дороги....................... 233
Задание 6.1. Оценить перспективную интенсивность и состав движения
на реконструируемой дороге...................................... . 238:
Задание 6.2. Оценить скорости транспортных потоков по участку доро-
ги для технике-экономического сравнения вариантов реконструкции . 240
Задание 6.3. Оценить безопасность движения на участке реконструиру-
емой дороги............................................................ 247
Задание 6.4. Рассчитать потери народного хозяйства от дорожно-транс-
портных происшествий................................................... 254
Задание 6.5. Разработать мероприятия по снижению шума в районе
жилой застройки, расположенном вдоль реконструируемой дороги . . 261
Задание 6.6. Рассчитать экономическую эффективность реконструкции
дороги................................................................. 266
Задание 6.7. Оценить пропускную способность отдельных элементов су-
ществующей дороги..................................................... 275
Задание 6.8. Выполнить тех ни ко-экон омическое сравнение вариантов
пересечения автомобильных дорог....................................... 292
Предметный указатель.................................................. 30(1