Проектирование автомобильной дороги

В районах с влажным  и холодным климатом на участках с  неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями должны быть предусмотрены  меры по осушению и обеспечению морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Запроектированная дорожная одежда должна быть не только прочной  и надежной в эксплуатации, но экономичной  и возможно менее материалоемкой, особенно по расходу дефицитных материалов и энергии.

Экономичность конструкции определяют по результатам сопоставления вариантов  с оценкой сравнительной экономической  эффективности капитальных вложений. Варианты сопоставляют между собой  по сумме приведенных капитальных  вложений, дорожных и транспортных затрат, необходимых для заданного  объема перевозок за период сравнения  вариантов.

При проектировании дорожных одежд  необходимо учитывать опыт службы различных  конструкций в разных регионах страны, результаты региональных дорожных исследований, отраженные в действующих для этих районов технических условиях, нормах, правилах производства работ и других технических документах.

Капитальные дорожные одежды с асфальтобетонными  покрытиями применяют преимущественно  на дорогах I, II категорий, а при соответствующих технике - экономических обоснованиях на дорогах Ш категории.

Для капитальных  одежд толщину  асфальтобетонного покрытия, устраиваемого  из сравнительно дорогих материалов, следует назначать близкой к  минимальной конструктивной.

 

7.2. Конструирование дорожной одежды

Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования  и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость   и   осушение   с   технико-экономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.

Процедура конструирования дорожной одежды включает:

- выбор вида покрытия;

- назначение числа конструктивных  слоев с выбором материалов  для устройства слоев, размещение  слоев в конструкции и назначение  их ориентировочной толщины;

- предварительную    оценку    необходимости   назначения дополнительных  морозозащитных мер  с учетом  дорожно-климатической зоны, типа  грунта рабочего слоя земляного  полотна и схемы увлажнения  рабочего слоя на различных  участках;

- предварительную оценку необходимости  назначения мер по осушению  конструкции, а также по повышению  трещиностойкости конструкции;

- оценку целесообразности укрепления  или улучшения верхней части  рабочего слоя земляного полотна;

-предварительный отбор конкурентоспособных  вариантов с учетом местных  природных и проектных условий  работы.

При  конструировании   дорожной  одежды  необходимо руководствоваться следующими принципами:

а) тип дорожной одежды и вид  покрытия, конструкция одежды в целом  должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории и  ожидаемом в перспективе составу  и интенсивности движения с учетом изменения интенсивности движения в течение заданных межремонтных сроков и предполагаемых условий  ремонта и содержания;

б) конструкция одежды может быть принята типовой или разработана  индивидуально;

в) конструкция должна быть технологичной  и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов;

г)   при конструировании необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др).

 

 

7.3.  Критерий прочности 

 Дорожные одежды рассчитывать на прочность следует по трем критериям:

1. Сопротивление сдвигу в грунтах и слоях из слабо связных материалов;
2. Сопротивление растяжению при изгибе монолитных слоев;
3. Сопротивление упругому прогибу всей конструкции.

Конструкция дорожной одежды считается  прочной, если ее коэффициент прочности  по каждому из критериев больше или  равен К_пр. найденный с учетом требуемого уровня надежности проектируемой одежды. Конструкции нужно выбирать на основе экономических сопротивлений нескольких вариантов конструкций, удовлетворяющих условиям прочности.

 

4. Расчет дорожных одежд на прочность

Под прочностью дорожной одежды понимают способность сопротивления процессу развития основных деформаций и разрушений под воздействиям касательных и  нормальных напряжений, возникающих  в конструктивных слоях и подстилающим грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей  однократной), приложенной к поверхности  покрытия.

Дорожную одежду следует проектировать  с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность  безотказной работы в течение  межремонтного периода. Отказ конструкции  по прочности физически может  характеризоваться образованием продольной и поперечной неровности поверхности  дорожной одежды, связанной с прочностью конструкции с последующим развитием  других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сета трещин, выбоины, просадки, проломы и т.д.).

Прочность конструкции количественно оценивается  величенной коэффициента прочности.

При оценке прочности конструкции в  целом по допускаемому упругому прогибу  коэффициент прочности в общем, виде определяют по формуле

Кпр = I_доп / I = Е_общ/ Е_общ^тр

При оценке прочности конструкции  по слоям по допускаемым напряжениям  коэффициент прочности определяют по формуле:

Кпр = &доп / &расч

Задачи расчета — определение толщины слоев дорожной одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбор материалов с   соответствующими   деформационными  и  прочностными характеристиками при заданной толщине слоев.

Расчет дорожной одежды на прочность  основан на следующих предпосылках:

- напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под действием местной нагрузки определяется решениями теории упругости для слоистого полупространства с учетом сопряжения слоев на контактах;

- предельное состояние дорожной одежды характеризуются показателями, зависящими от свойства материала каждого слоя одежды и грунта земляного полотна, а также от их размещения и условий работы в конструкции;

- за расчетные принимают наиболее тяжелые автомобили, которые систематически обращаются по дороге в неблагоприятный период кода;

- интенсивность движения учитывается при установлении допускаемых значений прочностных характеристик материалов и грунтов и упругого прогиба конструкции в целом.

При  расчете   на   прочность   дорожных   одежд   с асфальтобетонным покрытием следует учитывать  особенности поведения его в  эксплуатации в зависимости от температуры. Покрытие наиболее напряженно работает при низких положительных температурах, поэтому при расчете асфальтобетонного  покрытия на растяжение при изгибе характеристики его  должны соответствовать  низким весенним температурам. Грунт  земляного полотна и слои одежды из слабо связных материалов испытывают большие напряжения при повышенных весенних температурах, когда модуль упругости асфальтобетона существенно  снижается.

Дорожную одежду нужно рассчитывать с учетом надежности, под которой  подразумевают вероятность безотказной  работы конструкции в течение  всего периода между капитальными ремонтами.

Для основных случаев проектирования допустимый требуемый уровень надежности Кн, определяющий минимальное значение коэффициента прочности Кпр, которые дорожная одежда должна иметь к концу срока службы между капитальными ремонтами, нормирован в зависимости от категории дороги, капитальности одежды и типа покрытия.

Таблица 6

Тип дорожной одежды		Капитальный
Категория дороги		II
Предельный коэффициент Пр Разрушения Кр		0,15
Заданная надежность Кн		0,98	0,95	0,90	0,95
Требуемый коэффициент? Прочности Кпр  по критерию	Упругому прогиб	1,29	1,17	1,10	1,17
	Сдвига и растяжения при изгибе	1,10	1,00	0,94	1,00

 

При расчете на прочность одежд  автомобильных дорог I - III категорий, по проезжей части которых в наиболее неблагоприятный для работы  дорожной одежды период года необходимо предусматривать систематический проезд двухосных автомобилей с наибольшей статической нагрузкой.

Таблица 7

Группа расчетной нагрузки	Нормативная статическая нагрузка на ось, кН	Нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля, Q расч., кН	Расчетные параметры нагрузки
			Р, Мпа	В.МПа
А1	100	50	0,60	37/33
А2	110	55	0,60	39/34
АЗ	130	65	0,60	42/37

 

В данном курсовом проекте дорожная одежда рассчитана по программе РАДОН, которая предназначена для реализации расчетного обоснования конструкции  нежестких дорожных одежд по отраслевым дорожным нормативам России, Украины  и Беларуси.

Алгоритм программы основан  на методиках и требованиях нормативных  документов, действующих по состоянию  на 01.01.2002 в дорожных отраслях:

1. 0ДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд». Москва, 2001 г.;

2. ВСН 197-91 «Инструкция по проектированию жестких дорожных одежд». Москва, 1992 г.;

З.ВСН 49-86 «Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожной одежды с применением синтетических материалов.

Основными функциями программы РАДОН является реализация инженерных расчетов при  расчете конструкции дорожной одежды по критериям:

-упругого  прогиба;

-соответствия  сопротивления  материалов  монолитных  конструктивных слоев возникающим  в них растягивающим напряжениям  от подвижной многократной нагрузки;

-соответствия  сдвигоустойчивости материалов  конструктивных слоев и грунта  возникающим в них касательным  напряжениям под воздействием  многократных кратковременных нагрузок.

Также выполняются расчеты:

-на  приведение фактического состава  движения к расчетной нагрузке;

-на  определение расчетных характеристик  грунтов рабочего

слоя;

-на  определение требуемой толщины  дренирующих слоев из дискретных  материалов;

-для  проверки дорожной одежды на  МРЗ и расчеты при проектировании  морозозащитных и теплоизолирующих  слоев;

-минимизация  запаса прочности конструкции  в целом с учетом особенностей  прочностных физико-механических  характеристик основания и подстилающих  слоев конструкции.

На  основании расчета проектом предусмотрена  следующая конструкция дорожной одежды капитального типа:

Подстилающий  слой из песчано-гравийной смеси (ГОСТ 8267-92) толщ. 025м; нижний слой основания из фракционированного щебня, уложенного по способу заклинки (ГОСТ 8267-92) толщ. 0,20м; верхний слой   основания   из   горячей   пористой   крупнозернистой асфальтобетонной смеси на битуме БНД 90/130 марки И (ГОСТ 6128-97) толщ. 0,08м; нижний слой покрытия из горячей пористой крупнозернистой асфальтобетонной смеси на битуме БНД 90/130 марки П (ГОСТ9128-97) толщ. 0,05м; покрытие их горячей плотной мелкозернистой асфальтобетонной смеси на битуме БНД 90/130 марки I тип А (ГОСТ 9128-97) толщ 0,05м с устройством шероховатого слоя из черного щебня фр. 5-10 мм толщ. 0,02м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Проектирование искусственных сооружений

8.1. Общие данные

Малые искусственные сооружения устраиваются в местах пересечения автомобильной  дорогой с ручьями, оврагами или  балками, по которым стекается вода от дождей и таяния снега. Количество водопропускных сооружений зависит  от климатических условий и рельефа, а стоимость их составляет 8-15% от общей стоимости дороги с усовершенствованным покрытием. Поэтому правильный выбор типа и рациональное проектирование водопропускных сооружений, позволяющие индустриализировать их устройство, имеют большое значение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги.

Количество искусственных сооружений на 1 км дороги зависит главным образом от рельефа местности.

К основным видам водопропускных сооружений относят малые мосты и трубы.

Водопропускные сооружения должны обеспечивать пропуск воды без вреда  для дороги и дорожных сооружений. Наилучшее удовлетворение этих требований при обязательном соблюдении принципа экономичности сооружений достигается  методами вариантного проектирования.

Большую часть водопропускных сооружений (почти 95%), строящихся на автомобильных дорогах, составляют трубы. Они не меняют условий движения автомобилей, поскольку их можно располагать при любых сочетаниях плана и продольного профиля дороги. Трубы не стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения типа дорожного покрытия.