Курсовая работа (т): Проектирование дорожной одежды в Новосибирской области

Проектирование дорожной одежды в Новосибирской области

Введение

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения автомобилей с высокими скоростями. Одной из основных элементов автомобильной дороги является дорожная одежда. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, передающимся на нее при движении автомобилей, а также ровной и нескользкой.

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.

Район проектирования - Новосибирская область. В регионе имеются карьеры по добыче каменных материалов различного типа. ОАО «Новосибирское карьероуправление» - крупнейшее предприятие горнодобывающей отрасли Сибирского региона по добыче и переработке строительного камня.

Породы строительного камня: граниты, диабазовые и базальтовые порфириты, альбитофиры и мраморизованные известняки

Готовая продукция соответствует ГОСТ 8267-93, ГОСТ 8736-93, ГОСТ 25607-94 и применяется в качестве: заполнителя сборного железобетона для промышленного и гражданского строительства (колонны, ригеля, балконные плиты, плиты перекрытия, кровли и др.); отделочного материала (облицовочная плитка, мозаичные полы и т.д.); материала для строительства и ремонта автодорог.

Расположен в Искитимском районе Новосибирской области в 5,5 км на юго-восток от ст. Искитим.

Порода строительного камня: известняк.

Качественные показатели продукции:

• марка по дробимости - 1000-1200

• марка по истираемости - И1

• марка по морозостойкости - F200

• удельная активность радионуклидов - 1 класс

1.      Характеристика условий проектирования дорожной одежды

Новосибирская область расположена в III дорожно-климатической зоне. Зона значительного увлажнения в отдельные годы. Избыточное увлажнение осенью и весной. (Приложение 1) [1] и к III₁ поддзоне рис. П.2.2 [2].

Тип местности по увлажнению 1- поверхностный сток обеспечен, грунтовые воды не влияют на увлажнение грунта. (Приложение 2, таблица 1) [1].

Глубина промерзания - 130 см.

1.1 Определение схемы увлажнения земляного полотна

автомобильный дорога прочность цементобетонный

Дорожную одежду проектируем на участке в насыпи высотой 1,3 м. Грунтовые воды располагаются на расстоянии 2,7 м от уровня земли.

Насыпь тип 2.

Для обеспечения устойчивости и прочности верхней части земляного полотна и дорожной одежды возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод должно соответствовать требованиям (таблицы 21)[1].

H_{треб.угв.}=2,1 м.

-я схема увлажнения- Для насыпей на участках 1-го типа местности по условиям увлажнения (п. 6.3 и табл. 1 настоящего приложения) [1]..

(Таблица 13, приложение 2)[1].

1.2 Определение категории дороги

,

где N_i - интенсивность движения отдельных типов автомобилей, k_i - коэффициент приведения к легковому автомобилю.

авт/сутки.

В соответствии  выбираем категорию дороги II. (Таблица 1)[1].

Расчетная скорость движения ʋ = 120 км/ч. 2 полосы движения.

Ширина полосы движения - 3,75 м. Ширина проезжей части - 7,5 м.

Ширина обочин - 3,75 м. Ширина земляного полотна - 15 м.

(Таблица 3, таблица 4) [1].

Грунт рабочего слоя земляного полотна - суглинки тяжелые, пылеватые. Они подвержены процессам зимнего влагонакопления и пучинообразования. В откосах земляного полотна легко размываются и приходят в текучее состояние, поэтому требуется укрепление откосов.( § XIV.2) [5].

Группа грунта по степени пучинистости в соответствии с таблицами 6,7, приложения 2[1].

Суглинки тяжелые, пылеватые - IV группа по степени пучинистости.

Vгруппа - сильнопучинистые, относительное морозное пучение от 7 до 10.

1.3 Определение расчетной влажности грунта рабочего слоя.

Новосибирская область, в соответствии с картой дорожно-климатических подзон рис. П.2.2 [2], относится к III₁ подзоне.

Расчетную влажность дисперсного грунта W_p (в долях от влажности на границе текучести W_m) при суммарной толщине слоев дорожной одежды Z₁ ³ 0,75 м определяют по формуле:

,

где  - среднее многолетнее значение относительной влажности грунта, наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.). При суммарной толщине одежды до 0,75 м, определяемой по табл. П.2.1[2] в зависимости от дорожно-климатической зоны и подзоны (рис. П.2.2) [2], схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта,

=0,63;

 - поправка на особенности рельефа территории, устанавливаемая по табл. П.2.2[2],  = 0, т.к. новосибирская область имеет тип местности равнинный.

 - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, устанавливаемая по табл. П.2.3[2],  = 0,02, т.к. предусмотрено укрепление обочин, на 2/3 их ширины, щебнем.

D₃ - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды, устанавливаемая по графику рис. П.2.1[2];

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности по табл. П.4.2 Приложения 4[2], t=2,19 в зависимости от уровня проектной надежности k_н = 0,98 (таблица 3.1.) [2].

W_р=(0,63 - 0,02)*(1+0,1*2,19)=0,80W_m

Расчетные характеристики грунта земляного полотна от расчетной влажности:

E_гр=32 МПа.

φ_гр=2,5

с_гр=0,002

2. Проектирование нежесткой дорожной одежды

.1 Определение типа покрытия, материалов и конструктивных слоев нежесткой дорожной одежды

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

Опираясь на полученные значения в первом разделе, (категория дороги и интенсивность движения) принимаем усовершенствованный, капитальный тип покрытия.

В зависимости от категории дороги принимают материалы для покрытия:

нижний слой - Горячие смеси для пористого асфальтобетона марки I,

верхний слой - горячие смеси для плотного асфальтобетона типов А,Б,В,Г марки I. (Таблица 32)[1].

При выборе конструкции одежды для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике в данных условиях типовой конструкции.

В новосибирской области используется фракционированный, гранитный щебень, который добывается в карьере «Борок» и карьере «Мочище».

Учитывая интенсивность движения, для усиления основания принимаем:

верхний слой основания черный щебень;

нижний слой основания - фракционированный щебень устраиваемый по способу заклинки (основная фракция щебня 40-70 мм, фракция заклинки 0-20).

Дополнительный слой основания выполняется из мелкого песка.

Общая толщина дорожной одежды 100 см.

.2 Определение морозоустойчивости дорожной одежды

Расчет выполняется при проверке дорожной одежды на морозоустойчивость.

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие:

l_пуч £ l_доп,

где l_пуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

l_доп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта.

L_доп= l_пуч.ср.К_угв К_пл К_гр К_нагр К_вл

В соответствии с расчетами и графиками рис. 4.3 [2] l_{пуч ср}=7,00

К_УГВ=0,53 - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Н_у) (рис. 4.1) [2];

К_пл=0.8 - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (таблица 4.4) [2];

К_гр=1,3 - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (таблица 4.5) [2];

К_нагр=0,85 - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2) [2];

К_вл=1,1 - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (таблица 4.6) [2].

L_доп = 7,0*0,53*0,8*1,3*0,85*1,1=3,60

,60 £ 4

следовательно, при выбранной толщине, конструкция дорожной одежды будет морозоустойчива.

Конструктивные слои дорожной одежды.

.3 Определение расчетной нагрузки

При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля.

Выбираем по наиболее тяжелому автомобилю в составе движения. Т.к. автомобиль КрАЗ-258 б1 имеет нагрузку на покрытие от заднего, неподвижного колеса

Q_н=47,1 кН, (таблица 2, приложение 1) [3], то принимаем нагрузку группы А1 с нормативной статической нагрузкой на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля, Q_расч=50 кН и расчетными параметрами нагрузки: Р=0,6 МПа, D=33 см. (Приложение 1, таблица П.1.1)[2].

2.4 Определение минимального требуемого общего модуля упругости

Величина N_p приведенной интенсивности на последний год срока службы определяют по формуле:

, ед/сут,

где f_пол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяемый по табл. 3.2[2];

n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

N_m - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки;

S_{m cум} - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Q_расч, определяемый в соответствии с Приложением 1[2].

= 0,55*(413*0,2+464*1,25+1290*0,7+671*0,7+568*1,25+825*0,7+ 928*0,2) = 1929,62 ед/сут.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

где п - число марок автомобилей;_p - приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

Т_рдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (определяемое в соответствии с приложением 6) [2];

k_n - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл. 3.3) [2];

К_с - коэффициент суммирования определяют по формуле:

,

Т_сл - расчетный срок службы (см. Приложение 6, табл. П.6.4) [2];- показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.(q = 1,01).

K_c=

ΣN_р = 0,7*1929,62 **135*1,49 = 3 781 905,7

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляют по эмпирической формуле:

Е_тiп = 98,65 [lg(SN_р) - c], (МПа),

где SN_р - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, устанавливаемое в соответствии;

с - эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной нагрузки на ось 100 кН - 3,55; 110 кН - 3,25; 130 кН - 3,05.

Е_тiп = 98,65 [lg(3 781 905,7) - 3,55] = 299 МПа.