Расчет технической нормы автомобильной дороги

 

К техническим нормам автомобильной дороги относятся: пропускная способность полосы движения; ширина автомобильного полотна и проезжей части; минимальный радиус кривой в плане (без виража и с виражом); расстояние видимости поверхности дороги и встречного автомобиля; радиусы выпуклых и вогнутых кривых в продольном профиле, максимальный продольный уклон.

Расчёт технических норм производится на основе исходной (перспективной) интенсивности движения и коэффициента ежегодного прироста транспортного потока, состава движения транспортного потока.

 

2.1. Определение категории автомобильной дороги

Категория автомобильной дороги определяется из условия перспективной интенсивности движения N_p (авт/сут) по формуле:

N_p = N₀ ∙ k^t = 1728∙1.05²⁰ = 4584 авт/сут,

где N₀ – интенсивность движения с учетом коэффициента приведения;

k^t – коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения;

t – расчетный перспективный срок эксплуатации дороги (принимается 20 лет).

 

Таблица 2

№	Тип транспортных средств	Доля от общей интенсивности движения, %	Интенсивность	Коэффициенты приведения	Приведенная интенсивность, авт/сут
	Легковые автомобили
	Мотоциклы с коляской			0.75	37.5
	Мотоциклы и мопеды			0.5
	Грузовые автомобили с грузоподъемностью 2т			1.5
	тоже 6т
	тоже 8т			2.5
	тоже 14т
	тоже свыше 14т			3.5
	Автобусы (по п.5)
Итого			–	1727.5

 

Категория проектируемой автомобильной дороги с приведенной интенсивностью N_р^прив = 1727.5 авт/сут согласно п. 1.1, табл. 1 [2] относится к III технической категории, расчетные скорости приведены в табл. 3:

Таблица 3

 

Катего-рия	Расчетная интенсивность движения, авт/сут	Народнохозяйственное и административное значение
дороги	приведенная к легковому автомобилю	в транспортных единицах	автомобильных дорог
III	Св. 2000 до 6000	Св. 1000 до 3000	Автомобильные дороги общегосударственного, областного (краевого) значения (не отнесенные к I-б, и II категориям), дороги местного значения

 

2.2. Проверка пропускной способности полосы движения

Основные параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна для III категории автомобильной дороги принимаются согласно п. 4.5, табл. 4 [2], по СНиП 2.05.02-85:

 

Таблица 4

Параметры элементов дорог	Категория дороги
III
Число полос движения
Ширина полосы движения, м	3,5
Ширина проезжей части, м
Ширина обочин, м	2,5
Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м	0,5
Наименьшая ширина разделительной полосы между разными направлениями движения, м	-
Наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м	-
Ширина земляного полотна, м

 

Пропускная способность одной полосы движения зависит от скорости и режима движения, от типа и состояния покрытия автомобильной дороги. Пропускная способность выражается числом единых транспортных средств, которое может пропустить дорога через ее сечение в единицу времени при непрерывном движении.

Пропускная способность дороги N (авт/ч), определяется по формуле:

N = ΣA (от 1 до n),

где n – число полос движения;

А – пропускная способность каждой из полос движения, авт/ч.

Различают теоретическую пропускную способность полосы A_m (авт/ч) и возможно максимальную пропускную способность А_в (авт/ч), для конкретных условий движения. Теоретическая пропускная способность одной полосы движения:

A_m = 1000 ∙ V / L_o = 1000 ∙ 100 / 176,5 = 567 авт/ч

где V – расчетная скорость, км/ч;

L_o – расстояние между движущимися друг за другом автомобилями (м), определяется:

L_o = V ∙ t / 3,6 + K_э ∙ V² / (254 ∙ (φ±i)) + l + lo = 100 ∙ 1 / 3.6 + 1.7 ∙ 100² / (254 ∙ (0,5±0)) + 5+ 10 = 176,5м,

где t – время реакции водителя, принимаем за 1 с;

K_э – коэффициент эксплуатационных условий торможения, для грузовых автомобилей, принимаем 1.7;

φ – коэффициент сцепления, принимаем 0.5;

i – продольный уклон дороги, принимаем равным 0;

l – длина преобладающего грузового автомобиля;

l_o – зазор безопасности при остановке автомобиля перед препятствием, принимаем 10м.

Практика показывает, что возможная максимальная пропускная способность полосы движения составляет 30-50% от теоретической пропускной способности и может определяться по формуле:

A = П_у ∙ A_m = 0,4 ∙ 176,5 = 71 авт/ч,

где П_у – коэффициент, учитывающий реальные условия движения автомобиля по дороге, 0,3 – 0,5.

N = ΣA = 71+71=142 авт/ч или 3408 авт/сут

Пропускная способность полосы движения соответствует предъявляемым требованиям.

 

 

2.3. Определение ширины проезжей части

Ширина полосы движения П (м) определяется из условия встречного движения двух преобладающих автомобилей (автобусы и грузовые автомобили грузоподъемностью 6т):

П = (в + с) / 2 + x + y = (2.64 + 1.95) / 2 + 1 + 1 = 4.3м,

где в, с – ширина кузова и колес расчетного автомобиля, м;

y – ширина предохранительной полосы между серединой колеса автомобиля и кромкой проезжей части, м;

x – величина зазора безопасности, м, определяется:

x = y =0,5 + 0,005 ∙ V = 0,5 + 0,005 ∙ 100 = 1м

Рис. 1. Расчетная схема для определения геометрических параметров автомобильной дороги (обозначения смотрите выше)

 

2.4. Определение ширины земляного полотна

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

В = 4П + 2а = 2 ∙ 4.3 + 2 ∙ 2,5 = 13,6м,

где а – ширина обочины, м, принимается в зависимости от категории проектируемой автомобильной дороги.

Принятые к проектированию параметры элементов дороги приведены в табл. 5:

Таблица 5

Техническая норма	Принятые по СНиП 2.05.02-85	Полученные по расчету	Принятые к проектированию
Число полос движения
Ширина полосы движения, м	3,5	4.3	3,5
Ширина проезжей части, м		8,6
Ширина обочин, м	2,5	2,5	2,5
Ширина земляного полотна, м		13,6
Наибольший продольный уклон
Расстояние видимости: Поверхности дороги Встречного автомобиля		132,26 256,44
Радиус кривой в плане		629,92
Радиус вертикальных кривых: Выпуклых Вогнутых		7288,68 2243,56

 

 

2.5. Определение минимального радиуса кривой в плане

 

Наименьший допустимый радиус:

R = V²/127 (µ - i_non) = 100²/ 127 (0.15 - 0.025) = 629,92 м

µ – коэффициент поперечной силы = 0.15

i_non – поперечный уклон в проезжей части i_non = 0.015….0.025

 

 

2.6. Определение расстояния видимости в продольном профиле

Расстояние видимости определяется по двум схемам:

1.Видимость поверхности дороги

2.Видимость встречного автомобиля

S₁ = (V/3.6) + (K_э *V²/254(α+i_р)) + l₀ =

= (100/3.6) + (1.2*150²/254*0.5) + 10 = 132,26

В случае когда автомобиль движется при подъеме или спуске для авто ІІІ категории в продольном уклоне 50‰:

S₀ = (V/1.8) + (K_э *V²*α/127(α² – i²_пр)) + l₀ =

= (100/1.8) + (1.2*100²*0.5/127(0.5² – 0.05²)) + 10 = 256,44

i_пр = 50/1000 = 0.05 дол.ед. = 50‰

 

 

2.7. Определение предельного продольного уклона

 

Величина продольного уклона i_пр (^о/_оо), при той или иной постоянной скорости движения определяется графоаналитическим методом по формуле:

 

i_пр = Д – f ±

 

i_пр = 0,04 –0,015 =0,025

 

где - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся частей автомобиля;

j – ускорение автомобиля (при равномерном движении автомобиля с постоянной скоростью выражение становится равным нулю);

f – коэффициент сопротивления качению, в расчёте принимаем для усовершенствованных покрытий среднее значение – 0,015;

Д – свободное тяговое усилие на ободе ведущих колёс преобладающего грузового автомобиля, отнесенное к единице его веса (динамический фактор) 0,04.

Динамический фактор определяется по графикам динамической характеристики расчётного автомобиля при максимальном режиме работы двигателя на прямой передаче. Динамический фактор не должен превышать удельного тягового усилия на ведущих колёсах, динамического фактора Д₁, вычисленного из условия сцепления колёс с покрытием:

 

Д₁ = * Gсц - Рв

G G

 

Д₁ = 0,2 * 0,73 – 0,007 = 0,139

 

где - коэффициент сцепления автомобильной шины с покрытием, значения которого в зависимости от влажности и износа покрытия изменяются от 0,1 од 0,7.

При расчёте принимают неблагоприятные условия для движения автомобиля (покрытие дороги влажное, грязное) при этом =0,2;

G,Gсц – общий (при полной загрузке) и сцепной (приходящейся на ведущую ось) вес автомобиля в (кг); Рв – сила сопротивления воздуха (зависит от скорости движения),определяемая в килограммах по формуле:

 

Рв = k * F * = 0,007

13

 

где k – коэффициент обтекаемости грузового автомобиля, равный 0,07;

F – проекция лобовой площади автомобиля (м²);

V_Д – скорость движения автомобиля (^км/_ч), принимается по графику при максимальном работе двигателя на прямой передаче.

Если соблюдается условие Д Д₁, то величину предельного уклона (i_пр) принимают как проектную.

Если Д Д_1, то величину уклона (i_пр) следует уменьшить и повторить расчёт.

Так как в нашем случае Д< Д₁ величину продольного уклона (i_пр = 0,025) принимаем как проектную.

 

 

2.8. Определение минимального радиуса вертикальных кривых

 

Выпуклый: определяет из условия обеспечения видимости дороги

R_вып = S₁²/2h₁ = 132,26²/2*1.2 = 7288,68

h₁ = 1.2 – возвышение глаза водителя над дорогой

R_вып = S₀²/8d = 256,44²/8*1.2 = 6850,15

Из этих 2 радиусов выбираем одну максимальную.

Изучение величины центробежной силы, допустимой по условиям самочувствия пассажиров и перегрузки рессор:

R_вог = S₁²/2*(h_ф +S₁ *tg (α /2)) = 132,26²/(2*(1.65 + 132,26 *0.017)) = 2243,56

h_ф = 1.65 – высота фар над поверхностью дороги

α = 2⁰ – угол рассеивания света

R_вог = V²/13*a = 100²/13*0.5 = 1538,46

а – величина на расстоянии от центробежного ускорения, принимают от 0.5 до 0.7 м/с²

План трассы

3.1 Прокладка трассы дороги от пункта «А» до пункта «В» в двух вариантах

В соответствии с заданием нам были даны две точки А и В, на карте масштаба 1:10000, сечение горизонталей через 2,5 м(см. приложение 1). Точка А – начало трассы, которую мы должны запроектировать. Прямые участки трассы рекомендуется ограничивать 1,5-2 км. Следует избегать и очень короткие прямые вставки между кривыми водитель должен иметь возможность оценить ситуацию на дороге.

Методика проложения трассы автомобильной дороги:

Автомобильная дорога относится к III–ой категории автомобильных дорог. Варианты трассируем в обход населённых пунктов, с пересечением минимального количества рек, оврагов, возвышенностей. В процессе детального анализа топографических условий местности наносим контрольные точки, через которые целесообразно проложить варианты трассы.

Угол поворота связан с выходом трассы на основное направление от А к точке В.

На следующем этапе трассы вписываем круговые кривые.

Значение радиусов и кривых в плане выбираем с учётом безопасности и комфортности движения, по возможности принимаются большие радиусы.

Пикетаж начала (НК) и конца (КК) кривой для угла определяется по схеме:

ВУ₁ – Т₁ = НК₁; НК₁ + К₁ =КК₁;

Для остальных углов находится аналогичным способом.

По известному пикетажу начала и конца кривых осуществляется вычисление длины прямых вставок:

и т.д.

Разбиваем трассу на пикеты с учётом вписанных кривых.

Для расчёта второго варианта используем аналогичные методы проложения трассы автомобильной дороги.