Зимнее содержание автомобильной дороги

ВВЕДЕНИЕ

 

Зимнее содержание автомобильных  дорог представляет собой комплекс мероприятий, включающих защиту дорог  от снежных заносов и лавин, очистку  от снега, ликвидацию зимней скользкости, предотвращение образования наледей и борьбы с ними. Эти мероприятия должны способствовать бесперебойному и безопасному движению автомобилей с расчетными скоростями при любых погодно-климатических условиях.

Для обеспечения требований, предъявляемых к техническому уровню и эксплуатационному состоянию  дороги, службы эксплуатации должны обеспечивать высокий уровень зимнего содержания, к основным показателям которого относят:

- ширину чистой от снега  и льда проезжей части для  дорог с капитальным и 
усовершенствованным покрытием и толщину уплотненного снега на обочинах 
и переходных покрытиях;

- толщину слоя рыхлого  снега на дороге, накапливающегося  с начала снегопада или метели до начала снегоочистки и в перерывах между проходами снегоочистительных машин;

-  сроки ликвидации  гололеда и зимней скользкости.

Система мероприятий должна быть построена таким обрезом, чтобы  создать наиболее комфортные условия для движения автомобилей, а также максимально уменьшить, ускорить и удешевить объем выполняемых работ по зимнему содержанию.

 

 

 

1. Климатическая характеристика района прохождения трассы

 

Екатеринбург находится  в центральной части Евразии. Город расположен на восточном склоне Уральских гор, по берегам реки Исеть, на которой в пределах города образованы 4 пруда — Верх-Исетский, Городской, Парковый, Нижне-Исетский. Также в черте города находятся четыре естественных озера: на востоке —Шарташ и Малый Шарташ, на северо-западе — Шувакишь , на западе — Здохня.

Екатеринбург находится  в зоне умеренно-континентального климата  с характерной резкой изменчивостью  погодных условий, хорошо выраженными  сезонами года. Уральские горы, несмотря на их незначительную высоту, преграждают  путь массам воздуха, поступающим с  запада, из европейской части России. В результате Средний Урал оказывается  открытым для вторжения холодного  арктического воздуха и сильно выхоложенного  континентального воздуха Западно-Сибирской  равнины; в то же время с юга  сюда могут беспрепятственно проникать  тёплые воздушные массы Прикаспия  и пустынь Средней Азии. Поэтому  для Екатеринбурга и характерны резкие колебания температур и формирование погодных аномалий: зимой — от суровых морозов до оттепелей и дождей, летом — от жары выше +35 °C до заморозков. В январе 2002 года в Екатеринбурге наблюдалось уникальное явление — зимняя гроза.  Количество осадков за год 582 мм, жидких осадков 442 мм, суточный максимум 94 мм. Дата образования и разрушения устойчивого снежного покрова 6/XI–8/IV. Средняя из наибольших высот за зиму 41.

 

 

 

 

2. Расчет объема  снегоприноса и статистическая  обработка метеосведений за 10 зимних  периодов.

 

2.1    Методика определения расчетного  снегоприноса заданной обеспеченности.

 

Количество снега, приносимое метелями к одной стороне дороги в течение зимы, называют объемом снегоприноса . Он составляет лишь некоторую часть от общего объема снега, участвующего в переносе и называемого объемом снегопереноса. Объемы снегоприноса и снегопереноса принято измерять в м³ на 1 м протяжения дороги ( м³/м)

Сведения метеостанций по ветровому режиму преобразовывают  в объемы переносимого снега на основании  установленной Д. М. Мельником зависимости  между осредненной интенсивностью горизонтального переноса снега  и скоростью ветра на высоте флюгера

                                              I= C *ν³                                           (2.1.1)

где I-  Интенсивность горизонтального  переноса снега , м³/ м – ч .

       С- коэффициент  пропорциональности, величина которого  зависит от плотности  снега  в метелевых сугробах:

 

                                        С =                            (2.1.2)

 

γ  - плотность снега  в метелевых сугробах, т/м³;

v – скорость  метелевого  ветра на высоте флюгера, м/с.

 

С=60*0,0129/(0,59*10⁴)=0,000131=1,31*10^-4

I=0,000131*24³ =1.81094 м³/ м – ч

 

Количество переносимого снега W_t за время действия t метелевого ветра определенного направления можно вычислить по формуле

 

                                         Wt = I*t                                                 (2.1.3)

 

Практически для расчета  снегопереноса из журналов наблюдений метеостанции выбирают сведения по скорости и продолжительности ветров не менее чем за 10 подряд идущих зим при определенных погодных условиях (температуру воздуха ниже 0°С, скорость ветра на высоте флюгера более 6 м/с, высота снежного покрова не менее 10 см). Принятая в расчетах продолжительность периода наблюдений (не менее 10 зим) позволяет избежать экстраполяции при определении годового расчетного снегопереноса принятой обеспеченности.

Формула (2.1.3) позволяет рассчитывать объем снегопереноса за любой  промежуток времени зимнего периода.

Рассчитаем объем снегопереноса  за январь:

 

                          Р_мi = Р_вi* P_общ /100

 

      где Рмi  - повторяемость метелевых ветров  по i направлению, случаи;

      Рвi - повторяемость  ветра за январь по i-му направлению, %

      Pобщ - общее  число случаев метелевых ветров , 35.

        

На основе СНиП 2.01.01-82 /2/, принимаем  повторяемость метелевых ветров и скорость ветра при метелях. Данные сводим в таблицу 1.                

 

Таблица 1.

 

Повторяемость % (Pвi)	7	5	4	18	11	19	30	6
Скорость ветра	3,4	3,1	3,1	3,3	2,6	3,9	5	4,1

                       

 

Результаты расчёта числа  повторяемости метелевых ветров в январе сводим в таблицу 2. 

Таблица 2.

Повторяемость направлений метелевых ветров в  январе.

 

Район расположения дороги	Средняя скорость ветра при  метелях , м/с	Повторяемость метелевых  ветров (в случаях) Рмi
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Екатеринбург	24	2	2	1	6	4	7	11	2

Согласно таблицам повторяемости  направлений метелевых ветров, составленной на январь, и таблицам расчетных объемов снегопереноса  в зависимости от скорости ветра, измеренной на высоте флюгера, определяют расчетный снегоперенос за январь по основным направлениям метелевого ветра.

Для этого в ведомость  объемов переноса снега заносятся  значения повторяемости метелевых ветров Р_м, а по таблицам  
ВСН33-87-определяют расчетный снегоперенос W_янвi по основным направлениям ветра.

Результаты расчёта сводим в таблицу 3. Поправка на фактическую плотность  0,25/0,59=0,42

 

                               Таблица 3.

Ведомость объемов переноса Wянв за январь по основным направлениям ветра.

 

Скорость ветра  при метелях v,м/с.

Объемы переноса снега  при метелях Wянв по основным направлениям ветра ,м³/м

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

Pмc

Wc

Pмcв

Wcв

Pмв

Wв

Pмюв

Wюв

Pмю

Wю

Pмюз

Wюз

Pмз

Wз

Pмcз

Wcз

24

2

10.8

2

10,8

1

5,4

6

32,4

4

21,6

7

37,8

11

59,4

2

10,8

 

Годовой объём снегопереноса Wгод равен сумме ежемесячных  объемов снегопереноса Wмес по каждому  направлению метелевого потока:

где k - продолжительность зимнего периода, мес . k=5.

 Для упрощения расчетов  в курсовом проектировании годовой  объем снегопереноса по i  направлению метелевой деятельности, условно принимаем

 

W_год =(5-2)* W_янв =3*W_янв;

W_годС =3*10,8=32,4

W_годСВ =3*10,8=32,4

W_годВ =3*5,4=16,2

W_годЮВ=3*32,4=97,2

W_годЮ=3*21,6=64,8

W_годЮЗ=3*37,8=113,4

W_годЗ=3*59,4=178,2

W_годСЗ=3*10,8=32,4

 

 

Годовые расчетные объемы снегопереноса по основным направлениям метелевой деятельности, при заданной скорости метелевого ветра заносим в строку 1 таблицы объемов снегопереноса задания.

Годовые объемы снегопереноса  служат основой для вычисления объемов снегоприноса W к каждой стороне участка автомобильной дороги.

Для этого годовые обьемы снегопереноса по основным направлением метелевой деятельности умножаются на величину синуса угла между направлением метелевого ветра и осью дороги (α).

 

                                            

 

Полученные результаты вычисляются  отдельно для левой и правой сторон дороги. Если α <10˚ то объем снегоприноса по данному направлению равен 0. С  помощью диаграммы для определения  снегоприноса по 8 румбам определяем углы a для каждого участка дороги. Полученные значения объема снегоприноса заносим в таблицу 4

 

 

Диаграмма для определения снегоприноса по 8 румбам.

 

 

 

 

I участок

 

∑ Wсум(слева)= Wсз*sin 33 º + Wз*sin 78 º+ Wюз*sin 57 º + Wю*sin 12 º.

 

 

 

∑ Wсум(справа) = Wс*sin 12º+ Wсв*sin 57º + Wв*sin 78 º + Wюв*sin33 º.

 

 

 

 

II участок 

∑ Wсум(слева)= Wсв*sin 6 º + Wс*sin 51 º + Wсз*sin 84 º + Wз*sin 39º.

 

 

 

 

∑ Wсум(справа) = Wв*sin 39º+ Wюв*sin 84º + Wю*sin 51º + Wюз*sin 6º.

 

 

 

 

С целью построения кривой вероятности превышения (обеспеченности) снегоприноса с каждой стороны дороги объёмы снегоприноса рассчитанного  в таблице 4 располагаем в статистически  ряд в убывающей последовательности данные сводим в таблицы 5.1-5.4 и рассчитываем статические показателей снегоприноса за ряд зим для каждого участка  дороги.

 

 

Таблица 5.1.

 

Расчет статических  показателей снегоприноса за ряд  зим

Местоположение  участка дороги ПК 0+00 до ПК 11+20

( снегопринос  с левой стороны ).

№	Зимн. пер-иод	Объемы снегоприноса в  убывающей Последоват.	Расчетная обеспе-ченность	Km	Km-1	(Km-1)2	(Km-1)3	Cv	Cs	еw
1	Расч.	301	6,7	1,728	0,728	0,530	0,386	0,349	0,510	11,041
2	3	220	16,3	1,263	0,263	0,069	0,018
3	7	209	26	1,200	0,200	0,040	0,008
4	2	181	35,6	1,039	0,039	0,002	0,000
5	6	178	45,2	1,022	0,022	0,000	0,000
6	4	167	54,8	0,959	-0,041	0,002	0,000
7	5	146	64,4	0,838	-0,162	0,026	-0,004
8	10	146	74	0,838	-0,162	0,026	-0,004
9	9	109	83,6	0,626	-0,374	0,140	-0,052
10	8	85	93,3	0,488	-0,512	0,262	-0,134
СУММЫ		1742				1,097	0,217