Проектирование лесовозной автомобильной дороги

На ПК 0 принимаем  рабочую отметку 1,0 м.

Возвышение  бровки дороги (руководящая рабочая отметка) над поверхностью земли при необеспеченном поверхностном стоке (2-й тип местности) определяется по формуле

,                              (1.13)

где  – необходимое возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли (м) при необеспеченном поверхностном стоке, принимаемое по [6];

 – соответственно ширина (м) и поперечный уклон (доли единицы) укрепительной (краевой), укрепленной и грунтовой полос обочины.

При грунте земляного полотна  – суглинок тяжелый: =1,8 м, 1,74 м.

При грунте земляного полотна  – суглинок легкий пылеватый: = 1,8 м, 1,74 м.

Возвышение  бровки дороги над уровнем грунтовых вод определяется по формуле

,                          (1.14)

где  – необходимое возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод (м), принимаемое по [6];

 – расчетный уровень (глубина)  залегания грунтовых вод, м.

При грунте земляного полотна  – суглинок тяжелый: =1,8 м, 1,24 м.

При грунте земляного полотна  – суглинок легкий пылеватый: = 1,8 м, 1,24 м.

Проектная отметка  на участках стояния поверхностных вод определяется по формуле

,                           (1.15)

где  – необходимое возвышение поверхности покрытия над уровнем поверхностных вод (м), принимаемое по [6];

 – расчетный уровень стояния  поверхностных вод в принятой  системе высот, м.

На участках пересечения реки и ручья принимаем  рабочую отметку (не менее) 8 м.

Шаг проектирования (м) (минимальную длину отрезка проектной линии) можно определить по формуле

,                                            (1.16)

где  – руководящий уклон, ‰;

 – соответственно радиусы  выпуклой и вогнутой вертикальных  кривых, м.

Нанесение проектной  линии начинают с обозначения  контрольных точек. Процесс накладки проектной линии начинают с предварительного нанесения ее на отдельном отрезке  пути длиной (м) ( ) с близкими по значению уклонами составляющих этот отрезок участков линии земли. Затем рассчитывают уклон построенного участка проектной линии и округляют его до целых ‰

,                                             (1.17)

где – соответственно принятые проектные отметки в конце и начале участка проектной линии длиной , м.

С учетом полученного  и округленного до целых ‰ уклона рассчитывают проектные отметки для всех пикетов и плюсовых точек (кроме начальной) на проектируемом отрезке проектной линии

,                                              (1.18)

где – расстояние от начала участка до рассматриваемой точки ( ), м.

В формуле (1.18) знак «+» применяется, если участок проектной линии является подъемом, а знак «–» – для спуска.

Рабочая отметка  в конкретной точке определяется как разность проектной отметки и отметки земли в данной точке. При пересечении проектной линией линии земли расстояние (м) от точки пересечения до ближайшего пикета или плюсовой точки с рабочей отметкой (м) определяется по формуле

,                                                (1.19)

где  – расстояние от пикета или плюсовой точки, имеющей рабочую отметку до пикета или плюсовой точки расположенной после точки пересечения проектной линии с линией земли и имеющей рабочую отметку , м.

Точки, в которых проектная  линия изменяет уклон, называются переломами проектной линии. Переломы проектной линии бывают выпуклые и вогнутые, выпуклый перелом располагается выше линии соединяющей концы сопрягаемых в этом переломе отрезков проектной линии, а вогнутый ниже названной линии. Если сопрягаемые отрезки имеют соответственно уклоны и , то в точке перелома происходит изменение продольного уклона дороги на величину при условии, что уклоны направлены в одну сторону и на величину при условии, что уклоны направлены в разные стороны. СНиП 2.05.07-91* [4] рекомендует переломы проектной линии продольного профиля лесовозных дорог сопрягать вертикальными кривыми с целью обеспечения удобства и безопасности движения при разности уклонов (‰) сопрягаемых элементов проектной линии: 20 и более – на межплощадочных дорогах II-в, III-в и IV-в категорий; 30 и более – на дорогах IV-в категории (служебных и патрульных дорогах и лесовозных ветках). Расчет вертикальных кривых выполнен в соответствии с [2, 3, 9].

Запроектированный продольный профиль участка дороги протяженностью 6 км (ПК 0 – ПК 60) представлен в прил. 2.

 

1.5 Выбор  и расчет параметров земляного  полотна, водоотвода

и водопропускных сооружений

 

Земляное полотно имеет  ширину 10,8 м, в том числе проезжая часть 7,8 м. Обочины на ширину 1 м укрепляются слоем малопрочного щебня толщиной 15 см, грунтовые обочины и откосы земляного полотна укрепляются засевом трав по слою растительного грунта толщиной 15 см. Нижняя часть откосов насыпей на затапливаемых участках укрепляется железобетонными плитами до высоты большей на 0,5 м расчетного горизонта высоких вод.

Земляное полотно запроектировано  в насыпях и выемках в соответствии с требованиями и рекомендациями [6, 9, 10]. Выделены следующие типы поперечного профиля:

тип I – насыпи с рабочей  отметкой до 1 м и заложением откосов 1:3, двухсторонний боковой резерв;

тип II – насыпь с рабочей отметкой 1…3 м и заложением откосов 1:1,5, двухсторонний боковой резерв;

тип III – насыпи с рабочей отметкой 3…6 м с заложением откосов 1:1,5.

насыпи с рабочей отметкой 2…6 м и заложением откоса 1:1,5;

тип IV – насыпи с рабочей отметкой 6…12 м и заложением откосов: в верхней части (6 м) 1:1,5 и в нижней части 1:2.

Типы поперечного профиля  указаны на продольном профиле дороги. Чертежи поперечных профилей земляного полотна приведены в прил. 3. Параметры земляного полотна на кривых в плане приведены в прил. 4.

Водоотвод обеспечивается боковыми резервами.

Дорога пересекает два постоянных водотока. Характеристика принятых конструкций мостов приведена  в табл. 1.6.

Параметры земляного  полотна на кривых приведены в  прил. 4.

 

 

                                                                                                                     Таблица 1.6

Параметры мостов

Название и тип  сооружения	Мост балочный с ездой  поверху, устои обсыпного типа	Мост балочный с ездой  поверху, устои обсыпного типа
Начало	ПК 31+57,4	ПК 43+36,4
Конец	ПК 32+02,6	ПК 43+93,6
Середина	ПК 31+80	ПК 43+65
Полная длина, м	44,3	55,2
Схема	15+12+15	15+24+15

 

1.6 Расчет дорожной одежды

 

Дорожная  одежда переходного типа, срок службы принимаем 6 лет согласно рекомендаций [4]. Дорожную одежду принимаем равнопрочной на обеих полосах движения: порожнего и грузового направлений. Намечаем конструкцию дорожной одежды (см. табл. 1.7) в соответствии с рекомендациями [10, 11]. Параметры конструкции приведены в табл. 1.8. Толщина дополнительного слоя определена для всех схем увлажнения рабочего слоя земляного полотна и приведена в прил. 5.

 

Таблица 1.7

                                                                                                                         Конструкция дорожной одежды

Конструктивный элемент дорожной одежды	Материал слоя	Толщина слоя, см
Покрытие	щебень	8
Основание	Гравий	Определить расчетом
Дополнительный слой	Песок крупный	Определяется расчетом

 

                    Таблица 1.8

                                                                                                                                     Параметры принятой конструкции дорожной одежды

Параметр	Единица измерения	Значение  параметра
Тип дорожной одежды	–	Переходный
Расчетный срок службы	лет	6
Тип поперечного профиля	–	полукорытный
Группа расчетной нагрузки	–	А1
Величина расчетной динамической нагрузки на колесо Qдр	кН	65
Давление от колеса на покрытие	МПа	0,6

 

 

Результаты расчета общего модуля упругости дорожной конструкции приведены в табл. 1.9.

Общий модуль упругости дорожной конструкции  при заданном коэффициенте прочности рассчитывается по формуле:

,                                               (1.20)

где , – соответственно общий расчетный и минимальный требуемый модули упругости дорожной конструкции, МПа.        

Величину минимального требуемого общего модуля упругости дорожной конструкции  (МПа) вычисляют по эмпирической формуле:

,                                   (1.21)

где – эмпирический параметр, для расчетной нагрузки на ось 100 кН, =3,55.

Расчетная схема дорожной одежды приведена на рис. 1.1. Расчет представлен в форме табл. 1.10 и 1.11.

 

 

                                     Таблица 1.9

                                                                                                                                                                    Результаты установления общего модуля упругости дорожной

конструкции

Параметр

Единица измерения

Значение параметра

 

Суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности дорожной конструкции за расчетный срок службы дорожной одежды (до капитального ремонта) Nсум		–		8,3·104
Заданный уровень надежности		–		0,80
Коэффициент прочности для расчета  по критерию упругого прогиба		–		1,02
Требуемый модуль упругости дорожной конструкции		МПа		135
Общий модуль упругости дорожной одежды		МПа		138
Щебень E=450 МПа 8 см
Гравий 250 МПа ?
	Еобщ3=73 МПа
Песок крупный 130 МПа h3 (см. прил. 5)
	Еобщ4=Егр.
Рис. 1.1  Расчетная схема дорожной одежды

Таблица 1.10

Расчет  общего модуля упругости на поверхности  нижнего слоя основания 

№ слоя i	, МПа	, МПа		, см			, МПа
1	450	138	0,31	8	0,22	0,25	112,5

 

Таблица 1.11

Расчет  толщины нижнего слоя основания

№ слоя	, МПа	, МПа		, МПа			, см
2	250	73	0,29	112,5	0,45	0,48	17,8

Из  табл. 1.11 видно, что требуемая толщина основания составляет 17,8 см, но с учетом обеспечения сдвигоустойчивости конструкции принимаем 18 см (на суглинке тяжелом) и 10 см на суглинке легком пылеватом. Проверку конструкции на сдвигоустойчивость выполнена по инструкции [9, 10], результаты сведены в табл. 1.12.

 

Таблица 1.12

Проверка сдвигоустойчивости подстилающего грунта

Параметр	Единица измерения	Значение параметра  для грунта
		Суглинок тяжелый	Суглинок легкий пылеватый
Коэффициент прочности по критерию сдвига	–	0,9	0,9
Расчетная температура для асфальтобетона	0С	20	20
Толщина дорожной одежды	см	50,8	50,8
Средневзвешенный модуль упругости  дорожной одежды	МПа	217,5	206,5
Общий модуль упругости на поверхности  грунта	МПа	42	100
	–	1,31	0,64
	–	5,17	2,07
Угол внутреннего трения	град.	12	24
Активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки	–	0,04	0,048
Активные напряжения сдвига	МПа	0,035	0,029
Сцепление в грунте земляного полотна, принимаемое с учетом повторности  воздействия нагрузки	МПа
		0,004	0,003
Средневзвешенная удельная масса  конструктивных слоев	кг/см3	0,002	0,002
Расчетный угол внутреннего трения материала  проверяемого слоя при статическом  действии нагрузки	град.	34	31
Коэффициент	–	2	2
Активное предельное напряжение сдвига	МПа	0,033	0,035
	–	0,94	1,2