Автомобильные дороги и городские улицы: Рабочая программа, задание на курсовую работу, методические указания к выполнению курсовой работы

Министерство образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт Кафедра автомобильного транспорта

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ И ГОРОДСКИЕ УЛИЦЫ Рабочая программа Задание на курсовую работу Методические указания к выполнению курсовой работы

Факультет экономики, менеджмента и автомобильного транспорта

Специальность: Направление:

240100 - организация перевозок и управление на транспорте 551400 - наземные транспортные средства

Санкт - Петербург 1999

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 656.072:553.13(07) Автомобильные дороги и городские улицы.: Рабочая программа. Задание на курсовую работу. Методические указания к выполнению курсовой работы - СПб.: СЗПИ, 1999, - 40с. Курс включает общие сведения об автомобильных дорогах и городских улицах, их основных элементах, дорожных и городских транспортных сооружениях, требованиях к ним автомобильного транспорта, а также основах проектирования, строительства и эксплуатации дорог. Особое внимание уделено транспортно эксплуатационным качествам автомобильных дорог и городских улиц и их влиянию на организацию перевозок и работу автомобильного транспорта. Курсовая работа посвящена анализу дорожных условий. Учитывая специфику заочного обучения, методические указания к выполнению курсовой работы содержат определенное количество справочного материала многократного использования и принципиального характера. Рабочая программа курса разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта по специальности 240100 организация перевозок и управление на транспорте и по направлению 554100 - наземные транспортные средства. Рассмотрено на заседании кафедры автомобильного транспорта “17” ноября 1998г., протокол №5, одобрено методической комиссией факультета экономики, менеджмента и автомобильного транспорта “23“ноября 1998г., протокол №3. Рецензенты: кафедра автомобильного транспорта СЗПИ (и.о. зав. каф. А.Б. Егоров, канд. техн. наук, проф.), Н.Н. Попов, канд. техн. наук, доц. СПб ГАСУ Составитель: Е.П. Самсонов, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный заочный политехнический институт,1999

Предисловие Цель и задачи дисциплины Цель курса - дать студентам представление о будущем объекте их работы и его влиянии на условия автомобильных перевозок.

Задачи курса В результате изучения курса студенты должны знать: − конструкцию автомобильной дороги, основные ее элементы в плане, поперечном и продольном профилях; − закономерности взаимодействия автомобиля и дороги, требования, предъявляемые автомобильным транспортом к элементам автомобильных дорог; − особенности и закономерности движения транспортных потоков и методы управления ими; − теоретические основы и практические методы оценки транспортноэксплуатационных качеств автомобильных дорог (ТЭКАД); − влияние ТЭКАД на качество и эффективность автомобильных перевозок; уметь: − определить интенсивность движения, пропускную способность и уровень загрузки автомобильной дороги движением при конкретных дорожных условиях; − проверить и оценить работоспособность и прочность нежестких и жестких дорожных одежд; − оценить грузоподъемность искусственных сооружений на автомобильной дороге; − определить расстояние видимости на кривых в плане, выпуклых вертикальных кривых и на пересечениях автомобильных дорог; − выявить опасные участки на автомобильной дороге; − определить допустимые скорости движения транспортных средств для различных дорожных условий; быть ознакомлены: − с особенностями проектирования автомобильных дорог общей сети; − с особенностями проектирования и эксплуатации городских дорог; 3

− с особенностями строительства, реконструкции и ремонта дорог; − с безопасностью и организацией дорожного движения; − с проектированием, строительством, эксплуатацией и содержанием автомобильных дорог в сложных природно-географических условиях; − с охраной окружающей среды при эксплуатации автомобильных дорог.

4

Раздел 1. Рабочая программа (Объем курса 140 ч)

Введение (8 ч) [1], с.17…29; [3], с.12…19 Транспортная система страны. Значение автомобильных дорог в развитии народного хозяйства страны. Сеть автомобильных дорог страны. Требования автомобильного транспорта к современной дороге. Значение знания транспортно - эксплуатационных характеристик дорог при организации автомобильных перевозок. Классификация автомобильных дорог страны: по значению для народного хозяйства страны, принадлежности, техническая. Расчетные скорости движения по автомобильным дорогам и их обоснование. Задачи дорожного строительства в стране.

1.1. Элементы автомобильных дорог и требования к ним автомобильного транспорта (24ч) 1.1.1. Элементы дороги и дорожные сооружения (4 ч)

[1], с.41…52 Дорожная полоса. Земляное полотно и его элементы. Проложение дороги в насыпях и выемках. Проезжая часть. Обочины. Тракторные пути. Велосипедные и пешеходные дорожки. Дорожная одежда. Системы отвода воды с дороги. Водопропускные сооружения. Инженерные сооружения. Сооружения обслуживания движения. Обстановка дороги. Зеленые насаждения. 1.1.2. Элементы поперечного профиля дороги (6 ч)

[1], с.36…40, 82…84 Поперечный профиль дороги. Поперечные профили земляного полотна в насыпях, выемках и на косогорах. Поперечный профиль проезжей части. Разделительная полоса. Краевые полосы. Обочины. Обоснование ширины полосы движения. Откосы. Крутизна откосов земляного полотна. Изображение поперечных профилей в проектах дорог.

5

1.1.3. Элементы продольного профиля дороги (6 ч)

[1], с.31…36, 59…61, 76…82 Проектная линия и методы ее нанесения. Контрольные высотные точки. Рабочие отметки и их обоснование. Грунтовой профиль. Обоснование величины максимальных продольных уклонов. Инерционные тяговые расчеты. Смягчение переломов продольного профиля вогнутыми и выпуклыми вертикальными кривыми. Видимость в продольном профиле. Радиусы вертикальных кривых. Скорость движения автомобилей по вертикальным кривым. Изображение продольного профиля в проектной документации. Применяемые масштабы. 1.1.4. Элементы дороги в плане и требования к ним автомобильного транспорта (8 ч)

[1], с.30…31, 61…76 Трасса. Элементы трассы. Прямые и кривые. Сопряжения кривых в плане. Обоснование величины радиусов кривых в плане. Переходные кривые. Виражи и уширения проезжей части на кривых. Расчетная видимость в плане. Боковая видимость придорожной полосы. Приемы обеспечения видимости. План трассы, его оформление.

1.2.

Принципы проложения трассы на местности (10 ч) [1], с.144…147, 152…155, 164…174; [7], с.122…132

Расположение трассы дорог по отношению к формам рельефа. Ландшафтное проектирование и пространственная плавность трассы. Учет требований охраны окружающей среды при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог. Проложение дорог в районе населенных пунктов, обходы городов, кольцевые дороги. Особенности трассирования на равнинной, холмистой и горной местностях. Правила пересечения дорогами больших и малых водотоков, железных и автомобильных дорог. Габариты мостов и путепроводов. Расчетные нагрузки. Требования безопасности движения. Расчетные скорости движения на пересечениях и примыканиях дорог. Типы транспортных развязок в одном уровне. Пересечения канализированного типа. Кольцевые развязки. Пересечения и примыкания в разных уровнях. Схемы распространенных пересечений: “клеверный лист”, распределительное кольцо, сложные пересечения левоповоротного 6

типа. Пересечения в разных уровнях с неполной развязкой транспортных потоков. Железнодорожные переезды. Требования к расположению пересечений автомобильных и железных дорог. Необходимая видимость на переездах. Критерии перехода от пересечений в одном уровне к пересечению в разных уровнях.

1.3. Особенности автомобильных магистралей, городских дорог и улиц (10 ч) [1], с.187…196 Требования к автомобильным магистралям. Классификация магистралей и их поперечные профили. Особенности трассы автомобильных магистралей. Пространственная плавность дороги. Оптимальные сочетания элементов трассы в плане и продольном профиле. Клотоидное трассирование. Зрительное ориентирование водителей. Проложение автомобильных магистралей в районе крупных населенных пунктов. Принципы планировки городов и их влияние на работу транспорта. Вводы автомобильных дорог в города. Классификация городских улиц и дорог. Элементы улиц: проезжая часть, трамвайное полотно, тротуары, велосипедные дорожки, зеленые насаждения. Требования различных транспортных средств к элементам улиц. Поперечные профили городских улиц и дорог.

1.4. Дорожные одежды (4 ч) [1], с.100…132 Требования автомобильного транспорта к дорожным одеждам. Конструктивные слои современных дорожных одежд. Классификация дорожных одежд. Конструкция и транспортно - эксплуатационные характеристики дорожных одежд с покрытиями низшего и переходного типов, с усовершенствованными покрытиями облегченного и капитального типов. Основные способы изготовления дорожных одежд и укладки покрытия. Грунтовые дороги. Щебеночные и гравийные покрытия. Применение органических вяжущих материалов. Поверхностная обработка, пропитка, смешение на дороге. Асфальтобетонные и цементобетонные покрытия.

7

Понятия о расчете толщины нежестких дорожных одежд. Роль грунтовых оснований в прочности дорожных одежд. Сезонные прочности дорожных одежд. Способы проверки грузоподъемности нежестких дорожных одежд.

1.5. Особенности автомобильных природных условиях (10 ч)

дорог

в

сложных

[1], с.174…187 Дороги в зоне вечной мерзлоты. Водно - тепловой режим поверхностных слоев грунта и конструкция земляного полотна. Грунтовые и речные наледи и борьба с ними. Дороги на болотах, конструкция земляного полотна. Дороги в овражистой местности, мероприятия по борьбе с ростом оврагов. Особенности трассирования дорог в засушливых, карстовых районах и засоленных грунтах. Дороги в районах подвижных песков. Дороги в горных районах. Трасса дороги в горной местности. Долинный и водораздельный ходы. Тормозные тупики. Развитие линии по склонам. Серпантины. Особенности работы автомобилей в высокогорных районах. Расположение тоннелей и их конструкция. Подпорные стенки, балконы. Дороги в районе осыпей. Защита от камнепада. Селевые потоки и выносы. Снежные лавины. Противоселевые и противолавинные сооружения.

1.6. Обустройство дорог движения (4 ч)

и

обеспечение

безопасности

[1], с.261…272 Классификация сооружений обслуживания. Размещение и планировка площадок кратковременного отдыха водителей и стоянок. Видовые площадки. Стоянки автомобилей. Автобусные остановки. Сооружения технического обслуживания автомобилей. Моечные пункты, АЗС. Сооружения общественного питания. Мотели. Кемпинги. Зоны длительного отдыха. Информация водителей об условиях движения. Дорожные знаки. Разметка проезжей части. Ограждения дорог. Освещение дорог.

8

1.7. Транспортные качества автомобильной дороги (14ч) 1.7.1. Особенности дорожного движения (4 ч)

[1], с.84…90; [2], с.83…90 Характер движения автомобилей по длине и ширине автомобильной дороги. Транспортный поток. Режимы движения потока и его закономерности. Основные характеристики режима: интенсивность, скорость и состав движения, уровень загрузки. Типы режимов движения в зависимости от скорости и состава потока. Уровни удобства движения. Характеристики уровней, характерные особенности и вид транспортного потока в каждом уровне. 1.7.2. Скорости движения (4 ч)

[2], с.90…95, 102…109; [6], с.55…59, 63…68 Скорости движения нормируемые, мгновенная, техническая, скорость сообщения. Зависимость скоростей движения автомобилей от интенсивности и состава потока транспортных средств. Влияние скорости и уровня удобства движения на расход топлива. Влияние на скорости движения элементов автомобильной дороги, дорожных условий и средств регулирования. Влияние климатических факторов на скорость движения автомобиля. Расчет скорости движения транспортного потока. Методы определения фактических скоростей движения. 1.7.3. Пропускная способность автомобильной дороги (6 ч)

[1], с.90…94, 157…160; [2], с.188…196 Пропускная способность как многофакторный параметр, характеризующий транспортные качества автомобильной дороги. Теоретическая пропускная способность полосы движения. Взаимосвязь пропускной способности дороги, фактической интенсивности и средней скорости движения по ней. Условия возникновения затора. Изменения интенсивности движения сезонные, суточные, по участкам дороги. Учет интенсивности движения. Определение практической пропускной способности дороги. Максимальная теоретическая пропускная способность эталонного участка дороги. Частные коэффициенты снижения пропускной способности. Коэффициент загрузки участка движением. Линейные графики изменения 9

пропускной способности дороги и коэффициента загрузки дороги движением.

1.8. Технико-эксплуатационные качества автомобильной дороги (22ч) 1.8.1. Влияние природно-климатических факторов (4 ч)

[1], с.132…139; [2], с.75…83 Влияние рельефа и ландшафта местности на конструкцию дороги и дорожные условия. Влияние гидрологических факторов. Воздействие поверхностных и грунтовых вод на земляное полотно дороги. Понятие о гидрологических группах местности. Влияние типов грунтов земляного полотна и подстилающих слоев, глубины промерзания на состояние дорожной одежды. Дорожно-климатическое районирование территории страны. Влияние погодно - климатических факторов на водно - тепловой режим дороги, пропускную способность, скорость и безопасность движения. 1.8.2. Взаимодействие автомобиля и дороги (4 ч)

[1], с.54…59, 100…104, 138…143 Силы, возникающие при контакте ведущих и ведомых колес автомобиля с дорогой в состоянии покоя и при движении. Воздействия вертикальных и касательных сил на дорожную одежду и подстилающий грунт. Влияние скорости движения и неровностей проезжей части на работу дорожной одежды и эксплуатационные показатели автомобильного транспорта. Влияние внутреннего давления в шинах и нагрузки на ось. Необходимость ограничения проезда автомобилей с большой нагрузкой на ось по дорогам низших категорий в весеннеосенний период. Влияние конструкции ходовых частей автомобилей на прочность дорожной одежды. Нагрузка на дорогу многоосных автомобилей. Воздействие на дорогу гусеничных машин.

10

1.8.3. Деформации и разрушения земляного полотна (6 ч)

дорожных

одежд

и

[5], с.165…171, 174…179; [6], с.41…44 Воздействие движущихся автомобилей и природных факторов на дорогу. Напряженно - деформированное состояние дорожных конструкций. Процессы разрушения дорожных одежд различных типов структур: контактного, коагуляционного и кристаллизационного. Деформации и разрушения земляного полотна: осадка, просадка, сплыв откосов, выдувание грунта откоса, обрушение откосов, сдвиг и расползание насыпи. Деформация и разрушение дорожной одежды: выкрашивание, шелушение, износ, вмятины, выбоины, сдвиги, волны, просадки, проломы, обламывание кромок, трещины, колеи, гребенки. Пучины на автомобильных дорогах. 1.8.4. Влияние состояния дорожного покрытия на эксплуатационные качества автомобильной дороги (8 ч)

[2], с.67…70; [5], с.120…123; [6], с.23…28, 36…38 Ровность покрытия. Влияние длины волны и глубины неровностей на режимы движения, работу двигателя и автомобиля. Критерии допустимых колебаний автомобилей. Способы измерения ровности покрытия. Влияние ровности и прочности дорожного покрытия на сопротивление качению. Коэффициент сопротивления качению, его зависимость от типа дорожного покрытия. Скользкость и шероховатость дорожного покрытия. Коэффициент сцепления. Зависимость коэффициента сцепления от скорости движения, шероховатости и состояния покрытия. Способы измерения коэффициента сцепления. Виды состояния покрытия: сухой, влажный, мокрый, заснеженный, снежный накат, гололедица. Взаимодействие колес с влажным и мокрым покрытием. Аквапланирование, условия возникновения. Взаимодействие с заснеженным и оледеневшим покрытием, роль шероховатости. Поверхность покрытия и условия движения по периодам года.

11

1.9. Поддержание транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог (12ч) 1.9.1. Зимняя эксплуатация автомобильных дорог (6 ч)

[1], с.242…249, 251…254; [6], с.145…153 Защита дорог от снежных заносов. Особенности движения транспорта по снежному покрову. Образование снежных заносов на различных участках дороги. Снегозащитные меры. Щитовые ограждения. Живые изгороди. Снегосборные изгороди. Снегосборные полосы. Снегоочистка. Содержание автомагистралей. Особенности содержания автозимников. Борьба с зимней скользкостью покрытий. Фрикционный, химикофрикционный, комбинированный химико-механический, химический способы устранения снежно - ледяных отложений. Агрессивные свойства применяемых хлоридов. Борьба с пучинами на дорогах. 1.9.2. Ремонтные работы на дорогах (6 ч)

[1], с.255…258; [6], с.51…55, 97…105 Оценка транспортно - эксплуатационных качеств автомобильной дороги. Показатели качества: коэффициенты обеспеченности расчетной скорости, запаса прочности дорожной одежды, ровности, скользкости, аварийности и загрузки дороги движением. Ремонтные работы. Классификация и состав работ по содержанию и ремонту дорог. Работоспособность автомобильной дороги. Показатель работоспособности дороги. Критерии назначения ремонта дорожных одежд и покрытий. Межремонтные сроки. Надежность автомобильной дороги.

12

Тематический план лекций: для студентов очно-заочной формы обучения (24 ч) 1. Введение. Сеть автомобильных дорог страны. Классификация автомобильных дорог ....................................... 4ч. 2. Элементы автомобильных дорог ............................................... 4ч. 3. Дорожные одежды....................................................................... 4ч. 4. Городские дороги и улицы ......................................................... 4ч. 5. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог ........................................................................................................ 4ч. 6. Режимы движения транспортных потоков................................ 4ч. для студентов заочной формы обучения (12 ч) 1. Введение. Сеть автомобильных дорог страны. Классификация автомобильных дорог................................................................... 4ч. 2. Элементы автомобильных дорог ............................................... 4ч. 3. Дорожные одежды........................................................................ 4ч.

Тематический план практических занятий для студентов очно-заочной формы обучения (12 ч) 1. Определение пропускной способности автомобильных дорог........................................................................................... 4ч. 2. Оценка прочности нежесткой дорожной одежды в различные периоды года ............................................................................. 4ч. 3. Выявление опасных участков на дороге. Построение линейных графиков коэффициента аварийности................... 4ч. для студентов заочной формы обучения (8 ч) 1. Определение пропускной способности автомобильных дорог........................................................................................... 4ч. 2. Оценка прочности нежесткой дорожной одежды в различные периоды года ............................................................................. 4ч. Лабораторная работа Определение интенсивности движения транспортных средств ........................................................................................... 4ч.

13

Литература Основная 1. Бабков В.Ф. Автомобильные дороги. - М.: Транспорт, 1983, 2. Сильянов В.В. Транспортно - эксплуатационные качества автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1984, 3. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. /Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986, Дополнительная 4. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения. - М.: Транспорт, 1993, 5. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. /Под ред. И.И. Леоновича. - Минск; Вышэйшая школа, 1988, 6. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990, 7. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника. /Под ред. Г.А. Федотова. - М.: Транспорт, 1989, 8. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля. - М.: Транспорт, 1985.

14

Раздел 2. Задание на курсовую работу При изучении данной дисциплины выполняется одна курсовая работа на тему “Анализ дорожных условий”. Курсовая работа является завершающим этапом изучения дисциплины “Автомобильные дороги и городские улицы”. В процессе выполнения курсовой работы студенты закрепляют, углубляют и обобщают знания, полученные во время лекционных, практических, лабораторных и самостоятельных занятий, отрабатывают навыки практического применения основных теоретических положений и методов анализа дорожных условий при осуществлении перевозок массовых грузов с различной интенсивностью движения транспортных средств по дороге. Курсовое проектирование должно научить студентов пользованию справочной литературой, действующими государственными и отраслевыми стандартами и нормами, умению сочетать справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения дисциплины. Варианты задания на курсовую работу выбираются студентами из нижеприведенного задания самостоятельно по цифрам студенческого шифра. Текстовая часть задания является официальной, не подлежащей корректировке и одинакова для всех вариантов. По согласованию с преподавателем допускается вместо курсовой работы, оговоренной заданием, выполнение работы, связанной с производственной необходимостью по месту профессиональной деятельности студента (по тематике данной дисциплины).

15

Тема работы: анализ дорожных условий На железнодорожную станцию прибыло 1500т (24 вагона) минеральных удобрений, которые необходимо вывезти в течение суток на центральный склад агрофирмы, находящейся в 25 км в районном центре. Определить возможность дорожной одежды обеспечить пропуск движения с увеличенной интенсивностью, в случае необходимости разработать мероприятия по увеличению ее прочности, рассчитать пропускную способность и уровень загрузки дороги движением по отдельным участкам и построить линейные графики их изменения. Исходные данные 1. Через ж/дорожную станцию и райцентр в Ленинградской области проходит дорога IV категории с гравийным покрытием, конструкция которой представлена на рис.1.

h2 h1

Величины h1 и h2 для каждого варианта приводятся в табл.1.

гравий крупно-зернистый песок суглинок

Рис.1. Схема дорожной одежды Таблица 1 Толщина слоев дорожной одежды Толщина слоев дорожной одежды, см

h1 h2

0 14 15

Варианты (последняя цифра шифра) 1 2 3 4 5 6 7 8 14 13 14 12 12 13 15 14 15 15 14 16 15 16 12 13

9 16 13

Дорога с 2х полосным движением, ширина каждой полосы менее 3м, обочины грунтовые шириной по 1.5 м. Другие параметры дороги, общие для всех вариантов, приведены на рис.2. При строительстве дороги гравийная смесь бралась из местного приречного карьера и почти не улучшалась. 2. На данной дороге до начала перевозки минеральных удобрений была зафиксирована интенсивность движения, приведенная в табл.2. 16

Расстояние видимости, м

40

60

Продольный уклон, 0 /00

50

50

150

400

30 420

350

R25 0

Прямые и кривые R180 в ж/д

План дороги станция

в

поле

V=50км/ч

Пашня

Пашня

Пашня

Пашня

в

Километры и пикеты

поле

пой

менный

Пашня

Районный

Пашня

луг

центр

поле

60 2 4 6 8 61

70 2 4 6 8 71

8 78 2

4

6

8 79 2

4

8 85

Рис.2. Параметры автомобильной дороги и характеристики дорожных условий

17

Таблица 2 Фактически измеренная (с 10 до 11 в июле) интенсивность движения транспортных средств Nф.изм Типы транспортных Варианты (предпоследняя цифра шифра) средств 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Легковые автомобили 10 8 10 12 14 16 18 15 13 17 Мотоциклы с коляской 6 4 3 2 3 4 5 7 6 6 Мотоциклы и мопеды 2 5 5 6 4 6 3 7 8 9 ГАЗ - 52 - 03 10 5 5 6 7 4 8 6 7 6 ГАЗ - 53А 13 6 6 6 5 7 6 8 7 8 ЗиЛ - 130 6 3 4 3 5 2 2 5 3 3 КамАЗ - 5320 4 2 3 4 2 3 4 3 2 4 Автобус ПАЗ - 3201 5 4 2 3 4 5 3 4 5 4 Автопоезд ЗИЛ-130 с 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 прицепом ГКБ-817 00

00

3. Для вывозки груза выделено количество автомобилей в соответствии с табл.3 Таблица 3 Количество автомобилей для вывозки удобрений Марки автомобилей ГАЗ - 52 - 03 ГАЗ - 53А ЗиЛ - 130 КамАЗ - 5320

0 24 20 5 2

Варианты (последняя цифра шифра) 1 2 3 4 5 6 7 8 19 20 17 19 13 16 21 23 24 22 25 23 24 21 20 23 5 2 4 3 5 6 6 7 2 5 3 4 5 5 3 6

9 22 19 8 2

Установлены следующие параметры транспортного процесса: - среднетехническая скорость движения автомобилей Vт = 50 км/ч; - время, затрачиваемое на погрузку и выгрузку за 1 оборот tпв , КамАЗ - 2.5ч.; ЗиЛ-130 - 2ч.; ГАЗ-52-03 и ГАЗ-53А - 1.6ч. - время, отводимое на обеденный перерыв и пересменку водителей, 3ч.

18

Раздел 3. Методические указания к выполнению курсовой работы При выполнении работы используется ранее рекомендованная литература [1], [3], [7]. Пояснительная записка к курсовой работе начинается с введения, в котором необходимо кратко охарактеризовать роль автомобильной дороги в общем транспортном процессе, ее влияние на разработку варианта перевозки грузов, отметить значимость тематики курсовой работы для специалистов в области организации автомобильных перевозок.

3.1. Анализ транспортно-дорожной ситуации Прежде, чем приступить к решению задач, поставленных в задании на курсовую работу, необходимо провести анализ транспортно-дорожной ситуации. При анализе транспортной ситуации прежде всего необходимо выяснить достаточность выделенных транспортных средств для полной вывозки минеральных удобрений в течение суток. При этом следует исходить из количества автомобилей каждой марки, выделенных для перевозки удобрений, их грузоподъемности, времени совершения одного оборота tоб (tоб = tдв + tпв , где tдв - время в движении автомобиля за оборот) и суммарного времени за сутки, отводимого на выполнение операций перевозочного процесса. Анализ дорожной ситуации следует начинать с подробного изучения параметров автомобильной дороги и характеристик дорожных условий, представленных на рис.2 задания на курсовую работу. При этом целесообразно проводить двухсторонний анализ: с учетом оценки загрузки дороги движением и определения допустимой интенсивности движения при заданной конструкции дорожной одежды. В первом случае следует выделить те параметры дороги и дорожные условия, которые влияют на снижение пропускной способности, определить протяженность зон их влияния (табл.1 приложения) и принципиально решить вопрос о целесообразности разбивки всей дороги на отдельные участки, в пределах каждого из которых будет сохраняться постоянное значение пропускной способности. Во втором случае следует обратить внимание на гидрологические особенности участков местности, по которой проходит автомобильная дорога, и степени их влияния на прочность грунта земляного полотна.

19

3.2. Расчет прочности нежесткой дорожной одежды Для того чтобы определить возможность дорожной одежды обеспечить пропуск движения с увеличенной интенсивностью во время перевозки удобрений, необходимо рассчитать прочность указанной в задании дорожной одежды. При этом следует помнить, что зафиксированное до перевозки удобрений автомобильное движение сохраняется и в период перевозки минеральных удобрений. Расчет прочности дорожной одежды производится по методике, приведенной в ВСН46-83 «Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» [7]. Прочность дорожной одежды по критерию упругого прогиба обеспечена при условии

Еобщ ≥ Кпроч Етр , (1) где Еобщ- общий (эквивалентный) модуль упругости рассматриваемой дорожной одежды, МПа;

Кпроч - коэффициент прочности, значения которого приводятся в табл.2 приложения;

Етр

требуемый модуль упругости, определяемый в зависимости от вида расчетной нагрузки и эквивалентной интенсивности движения на одну полосу проезжей части дороги Nр по номограмме (рис.1 приложения). По автомобильной дороге в течение суток в обоих направлениях движутся автомобили разных типов с различной осевой нагрузкой, поразному воздействующие на дорожную одежду. Для отнесения этих -

разнообразных нагрузок к расчетной нагрузке Qрасч (100кН для автомобилей группы А и 60кН - для автомобилей группы Б) суточная интенсивность движения автомобилей различных типов (марок) в обоих направлениях приводится к эквивалентной интенсивности на одну полосу проезжей части в сутки Nр по следующей формуле:

Np

⎡n⎛ = a ′ ⎢ ∑ ⎜ N ci * S сумм ⎢⎣ i =1⎜⎝

⎞⎤ ⎟ i ⎟⎥, ⎠ ⎥⎦

авт/сут

где а’ - коэффициент, учитывающий количество полос движения и распределение движения по ним (табл.3 приложения); n - количество марок различных транспортных средств в составе транспортного потока; 20

Sсумм i - суммарный коэффициент приведения воздействия на

дорожную одежду транспортного средства i-й марки к

расчетной нагрузке Qрасч; значения Sсумм i могут быть взяты из табл.4 приложения;

Nc i - количество проездов в сутки в обоих направлениях

транспортных средств i-й марки (суточная фактически измеренная интенсивность движения); в расчет берутся только грузовые автомобили, автобусы и автопоезда.

Следует помнить, что Nci - это суммарная суточная интенсивность движения транспортных средств i-й марки, как перевозящих удобрения так и не перевозящих их. Суточная интенсивность движения автомобилей каждой марки, перевозящих удобрения, фактически определяется при проверке достаточности выделенных транспортных средств для полного вывоза минеральных удобрений (помня при этом, что за один оборот каждый автомобиль проезжает по дороге дважды). Суточная интенсивность движения автомобилей каждой марки, не перевозящих удобрения, определяется как j= 24

N ci′ = ∑

j=1

Nчj, авт/сут

где j- часы суток;

Nчj - фактически измеренная интенсивность движения в любой час суток.

Определение фактической интенсивности движения в любой час суток i-й марки автомобиля производится по формуле:

где

Nчj = Nф.изм i * Kuj ,

Nф.изм i - фактически измеренная (зафиксированная) часовая интенсивность движения i-й марки автомобиля;

Kuj -

коэффициент приведения часовой интенсивности движения к

среднесуточной; значения Kuj для каждого часа суток берутся из табл.5 приложения. При расчете прочности дорожных одежд их упрощенно рассматривают как двухслойную плиту на линейно-деформируемом основании. Из строительной механики известно, что при воздействии одинаковых нагрузок прогибы у двухслойной системы и однородного 21

упругоизотропного тела будут одинаковы, если их модули упругости будут находиться в определенном соотношении. Это дает принципиальную возможность условно заменять при расчетах двухслойную систему, т.е. слой прочного материала на грунте, эквивалентным по деформируемости слоем условного однородного материала.

а)

Е1 Е2

Е3

б)

Е1

в)

Е общ 1-2-3

Е общ 2-3

Рис. 3. Схема расчета общего модуля упругости Еобщ дорожной одежды Так как дорожные одежды обычно состоят из более чем двух слоев, то для оценки прочности их приводят к эквивалентным двухслойным, последовательно определяя эквивалентные (общие) модули упругости отдельных конструктивных слоев, начиная с подстилающего грунта вверх, по направлению к покрытию (см. рис.3). Вначале определяют общий (эквивалентный) модуль упругости двухслойной системы из подстилающего грунта и расположенного на нем слоя основания (песка). Затем, рассматривая эти два слоя как единое основание, которое характеризуется найденным значением модуля упругости Еобщ2-3 , определяют общий модуль системы из этого основания и лежащего на нем слоя дорожной одежды (гравия) Еобщ1-2-3. Расчеты по указанной схеме повторяют до тех пор, пока не будут учтены все слои дорожной одежды. Общий (эквивалентный) модуль упругости последней двухслойной системы может рассматриваться как показатель прочности всей многослойной дорожной одежды данной конструкции. Определение общего (эквивалентного) модуля упругости любой двухслойной системы производится с помощью номограммы (рис.2 приложения). При пользовании этой номограммой необходимо иметь в виду, что: Е1 -модуль упругости верхнего слоя рассматриваемой системы, МПа; 22

двухслойной

Е2 - модуль упругости нижнего слоя системы, МПа; h - толщина верхнего слоя двухслойной системы, см; Д - диаметр круга, равновеликого площади следа колеса расчетного автомобиля, см; для расчетного автомобиля группы Б диаметр круга Д = 28см. Найдя отношения Е2/Е1 и h/Д, наносят их соответственно на оси ординат и абсцисс. Пересечение восстановленных из этих точек перпендикуляров дает величину отношения Е2/Еобщ, откуда определяется Еобщ. При ориентировочных расчетах прочности дорожных одежд и проверке допустимых интенсивностей движения можно пользоваться осредненными значениями модулей упругости различных материалов и грунтов, которые приведены в таблицах 6 и 7 приложения. Таким образом, найдены все составляющие условия обеспечения прочности дорожной одежды (1). Если Еобщ ≥ Кпроч * Етр, то существующая дорожная одежда обладает достаточной прочностью для пропуска запланированной интенсивности движения. Если на отдельных участках дороги, особенно с неблагоприятными гидрологическими условиями проложения земляного полотна, Еобщ < Кпроч * Етр, то необходимо рассмотреть возможность усиления прочности дорожной одежды за счет увеличения толщины верхнего слоя покрытия (в данном случае - гравия). Для определения толщины подсыпаемого слоя гравия необходимо найти новое значение отношения h/Д по уже известным значениям общего модуля упругости усиленной дорожной одежды, обеспечивающего достаточную прочность для пропуска запланированной интенсивности движения, т.е. Е’общ = Кпроч * Етр, модуля упругости материала верхнего слоя покрытия (в данном случае гравия) Е’1 = Еграв и модуля упругости нижнего слоя последней двухслойной системы рассматриваемой конструкции дорожной одежды Е’2, т.е. решается задача, обратная предыдущей. Для решения этой задачи используется та же номограмма (рис.2 приложения). Тогда толщина подсыпаемого слоя гравия составит ∆ = h’-h см. Учитывая, что коэффициент уплотнения гравия составляет 1.3, следует подсыпать дополнительный слой гравия величиной hдоп = ∆-Купл.

23

3.3. Определение пропускной способности и уровня загрузки дороги движением Вторая часть курсовой работы связана с расчетом пропускной способности автомобильной дороги и определением уровня загрузки дороги движением. Обычно при оценке условий работы дороги интенсивность движения выражают в фактически измеренном количестве проходящих автомобилей, суммируя автомобили независимо от их типов. Это вносит значительную погрешность при сравнении отдельных участков дорог между собой. Поэтому для характеристики количества автомобилей, которые дорога может пропустить в обоих направлениях за единицу времени, при расчетах уровней загрузки дороги движением фактически измеренную интенсивность движения пересчитывают на эквивалентное количество легковых автомобилей, которые могли бы проехать по участку дороги за время проезда по нему грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов. Для этой цели вводят коэффициенты приведения к легковому автомобилю Кпр, на которые умножают фактически измеренное число автомобилей каждого типа. Тогда фактическая приведенная к легковому автомобилю интенсивность движения всего транспортного потока по участку дороги определяется по формуле n

где n -

Nф.пр. = ∑ ⎛⎜ Nф.изм * K пр ⎞⎟ , авт/ч , i i⎠ 1⎝ количество типов транспортных средств в потоке;

Nф.изм i - фактическая измеренная интенсивность движения транспортных средств i- типа, авт/ч;

Kпрi -

коэффициенты приведения интенсивности движения i-типа транспортного средства к легковому автомобилю, принимаемый по табл.8 приложения. Поскольку скорости движения на разных участках дороги неодинаковы из-за различия в элементах их плана и продольного профиля, то пропускная способность на их протяжении также различается. Определение пропускной способности автомобильных дорог производится по методике, приведенной в «Руководстве по оценке пропускной способности автомобильных дорог» [7].

24

Р=

Р max * βитог

n

(

∑ K пр * Ψ 1

где

Рmax

nКпрi -

i

i

)

,

максимальная теоретическая пропускная способность эталонного участка: горизонтального, прямолинейного в плане, с проезжей частью, имеющей не менее двух полос движения шириной по 3.75м каждая, с сухим шероховатым покрытием, с расстоянием видимости не менее 800м, для транспортного потока, состоящего только из легковых автомобилей; для двухполосных дорог Рmax=2000 авт/ч; количество типов транспортных средств в составе транспортного потока; коэффициент приведения интенсивности движения транспортного средства i-го типа к легковому автомобилю (значения Кпрi принимаются в соответствии с рекомендациями СНиП2.05.02*85 в зависимости от типа транспортных средств и их грузоподъемности, табл.8 приложения); -

βитог - итоговый коэффициент снижения пропускной способности,

равный произведению частных коэффициентов, определяемых по таблицам 9-12 приложения в зависимости от характеристик дорожных условий и состава транспортного потока; i =12

βитог = Π βi ; ; i =1

Ψi -

доля автомобилей i-го типа в составе транспортного потока. Следует помнить, что при перевозке минеральных удобрений транспортный поток будет состоять как из транспортных средств, не перевозящих удобрения, так и из автомобилей, их перевозящих. Нельзя забывать, что складывать можно только одноразмерные величины: часовую интенсивность движения с часовой интенсивностью, суточную интенсивность с суточной интенсивностью движения и т.д. В начале работы, при анализе дорожной ситуации, был принципиально решен вопрос о том, что пропускная способность будет изменяться на отдельных участках дороги. Поэтому теперь необходимо конкретизировать эти участки, определить их количество и протяженность с учетом зон влияния отдельных элементов и расчет 25

пропускной способности вести отдельно по каждому выделенному участку. Уровень (коэффициент) загрузки участка дороги движением определяется отношением часовой расчетной интенсивности движения, приведенной к легковому автомобилю, способности участка дороги Р авт/ч, т.е.

Nрч авт/ч

к

пропускной

Z = Nпр / Р

За расчетную часовую интенсивность движения транспортных средств в обоих направлениях Nрч принимается наибольшая из часовых интенсивностей движения Nч1 и Nч2, которые рассчитываются по формулам

Nч1 = 0.8 Nчj max пр , Nч2

= 0.76 Nс пр

,

где Nчj max пр - приведенная к легковому автомобилю максимальная часовая интенсивность движения транспортного потока в j-й час суток;

Nс пр -

приведенная к легковому автомобилю суточная интенсивность движения транспортного потока. Приведенная к легковому автомобилю интенсивность движения транспортного потока в любой час суток рассчитывается по формуле

Nчj пр = Nф пр Кuj , авт/ч , где

Кuj -

коэффициент приведения среднечасовой интенсивности движения, определяемый по табл.5 приложения;

Nф пр -

приведенная к легковому автомобилю интенсивность движения всего транспортного потока. Суточная приведенная к легковому автомобилю интенсивность движения всего транспортного потока j= 24

N cп р = ∑

j=1

Nчj пр,

авт/сут

Определив уровень загрузки дороги движением Zi для каждого из выделенных участков, сопоставляют их с максимально допустимыми значениями Zmax для автомобильных дорог общего пользования: -внегородские автомобильные магистрали (дороги 26

I категории)- ...................................................................... Z≤0.65; -автомобильные дороги II и III категорий - ................... Z≤0.70; -автомобильные дороги IV категории - .......................... Z≤0.75. После вычисления пропускной способности и уровня загрузки дороги движением для всех выделенных участков строят линейные графики их изменения (вдоль дороги) с обязательной привязкой границ участков к километрам и пикетам заданной дороги.

27

3.4. Оформление курсовой работы Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе выполняется чернилами от руки на сброшюрованных листах белой бумаги форматом 210х290мм с текстом на одной стороне листа с обязательными полями. Все страницы пояснительной записки должны быть пронумерованы, начиная с оглавления. В нумерацию включаются также графики, таблицы, схемы и другие приложения, вшитые в записку в соответствующие места, где на них делаются ссылки в тексте. В оглавлении приводится рубрикация и названия разделов и подразделов с указанием соответствующих им страниц. Все разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами в пределах всей записки. Подразделы должны иметь порядковые номера, состоящие из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце записки приводится список использованной литературы. Список составляется в той последовательности, которая определяется ходом выполнения курсовой работы. Вслед за порядковым номером литературного источника указываются следующие сведения: инициалы и фамилия автора, название источника, том, город, в котором издана книга, издательство и год издания книги. Например: В.Ф. Бабков. Автомобильные дороги. - М.: Транспорт, 1983. Указание городов Москва и Санкт-Петербург дается только начальными буквами (М. и СПб.), остальные города пишутся полностью. В тексте пояснительной записки ссылки на литературные источники делаются в виде квадратных скобок с цифрой внутри, соответствующей номеру этого источника в списке литературы. В случае заимствования из литературного источника справочных данных вслед за квадратной скобкой с номером источника указывается страница и номер таблицы (например, [4, с.172, табл.7]). В случае необходимости проведения каких-либо повторяющихся расчетов для разных элементов, проводимых по одинаковой методике и формулам (например, расчет пропускной способности отдельных участков дороги), в расчетно-пояснительной записке приводится подробный расчет только для одного наиболее сложного участка, а для остальных дается сводная таблица с результатами подобных вычислений. Изложение материала в пояснительной записке должно быть кратким и четким. Не допускается переписывание из учебников общих определений и формулировок. Терминология должна быть единой и соответствовать установленным стандартам, а при их отсутствии общепринятой в научно-технической литературе. 28

Сокращения слов в тексте и подписях под рисунками не допускаются, за исключением общепринятых. Каждая формула в приводимых расчетах сначала должна быть написана в символическом выражении. Значения символов и численных коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой, каждый с новой строки в той же последовательности, в какой они стоят в формуле. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова “где” без двоеточия после него. Далее формулу повторяют с подставленными в нее цифровыми значениями и для найденной величины обязательно указывают единицы измерения. Расчетно-пояснительная записка начинается с титульного листа, выполненного как одно целое с обложкой (при использовании скоросшивателя или иных папок титульный лист наклеивается с их наружной стороны). Титульный лист выполняется по установленной форме, надписи на нем делаются тушью или чернилами чертежным шрифтом. Форма титульного листа представлена на рис.3 приложения.

29

ПРИЛОЖЕНИЯ Етр , МПа 280 240 200 160 120 80 40 N 0 10

20

50

500 1000 2000

100 200

5000 10000

Рис.1 Требуемый модуль упругости дорожной одежды нагрузка от автомобиля группы А (100 кН) нагрузка от автомобиля группы Б (60 кН)

30

р,

ед/сут

Рис.2 Номограмма для определения общего модуля упругости Еобщ двухслойной системы

31

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра автомобильного транспорта

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Автомобильные дороги и городские улицы». Тема: анализ дорожных условий

Выполнил(а): студент(ка) 2-го курса факультета ЭМ и АТ специальности 240100 шифр........................../ И.И. Иванов/

Руководитель работы доцент кафедры АТ

/ Е.П. Самсонов/

Заполярный 1999 Рис.3. Образец титульного листа курсовой работы 32

Таблица 1П Влияние элементов дороги и окружающей обстановки на пропускную способность автомобильной дороги Элементы, оказывающие влияние на пропускную способность Населенные пункты Участки подъемов длиной до 200м То же длиной более 200м Кривые в плане радиусом более 600м То же менее 600м Участки с видимостью менее 100м То же 100-350м То же 350-600м Пересечения в одном уровне

Протяженность зоны влияния, м 300 350 650 100 250 150 100 50 600 Таблица 2П

Коэффициенты прочности Кпроч Типы дорожной одежды Дорожные одежды с усовершенствованным капитальным покрытием Дорожные одежды с усовершенствованным облегченным покрытием Дорожные одежды с покрытиями переходного типа

33

Категория дороги

Кпроч

I, II III

1.0 0.94

III, IV

0.90

IV, V

0.63

Таблица 3П Значения коэффициента а’ Количество полос движения 1 2 3 4 5

Порядковый номер полосы справа по ходу движения в данном направлении 1 2 3 1.00 0.55 0.50 0.50 0.35 0.20 0.30 0.20 0.05 Таблица 4П

Коэффициент приведения Sсуммi к расчетной осевой нагрузке Qрасч Марка транспортного средства

Грузоподъемность q, т

ГАЗ-52-03 ГАЗ-53А ЗиЛ-130 КамАЗ-5320 Прицеп ГКБ ПАЗ-3201

3 4 5 8 5.5 -

Sсуммi для приведения автомобиля к расчетной нагрузке 60кН 0.100 0.112 0.280 0.270 0.04 0.04

Таблица 5П Коэффициент приведения среднечасовой интенсивности движения транспортных средств к среднесуточной Часы суток 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8

Кuj 0.08 0.02 0.01 0.02 0.06 0.14 0.27 0.30

Часы суток 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16

Кuj 0.52 0.68 1.00 0.84 0.74 0.75 0.83 0.97 34

Часы суток 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

Кuj 1.05 0.95 0.79 0.47 0.26 0.24 0.19 0.12

Таблица 6П Осредненные значения модулей упругости материалов дорожных одежд Виды материалов дорожных одежд Асфальтобетон:

Е, МПа

в верхних слоях покрытия

1300-1500

в нижних слоях покрытия

800-900

Щебень, обработанный органическими вяжущими путем смешения на дороге или пропитки

1000-1200

Гравий, обработанный органическими вяжущими путем смешения на дороге

700-900

Грунтовые смеси:

обработанные органическими вяжущими

150-280

укрепленные цементом

200-400

Булыжная мостовая

400-500

Щебень твердых пород

350-450

Гравийные оптимальные смеси

150-270

Пески:

крупнозернистые

130

среднезернистые

120

мелкозернистые

100

пылеватые

50

35

Таблица 7П Осредненные значения модулей упругости грунтов земляного полотна

Дорожноклиматическая зона

II

III

Гидрологическая

Модуль упругости грунта, МПа

Дорожноклиматическая зона

Гидроло гическая группа

Модуль упругости грунта, МПа Супесь легкая, непылеватая

Суглинки, непылеватые глины

1

45

42

2

42

34

21

3

42

34

42

34

1

45

60

2

39

28

2

45

42

3

39

28

3

42

34

группа

Супесь легкая, непылеватая

Суглинки, непылеватые глины

1

39

28

2

37

24

3

35

1

IV

V

37

Таблица 8П Коэффициент приведения интенсивности движения транспортных средств к легковому автомобилю Типы транспортных средств

Кпр

Легковые автомобили

1.0

Мотоциклы с коляской

0.75

Мотоциклы и мопеды

0.50

Грузовые автомобили грузоподъемностью, т: 2

1.5

6

2.0

8

2.5

14

3.0

свыше 14

3.5

5

3.0

12

3.5

20

4.5

30

5.0

свыше 30

6.0

Автопоезда грузоподъемностью, т:

Примечание: при промежуточных значениях грузоподъемности транспортных средств коэффициенты приведения определяются интерполяцией

Таблица 9П Значение частных коэффициентов βi , учитывающих влияние дорожных условий Коэф фици ент

β1 β2 β3

Описание факторов Ширина полосы движения, м Двухполосная дорога Ширина обочины, м Расстояние видимости, м Радиус кривой в плане, м

β4

β5 β6

Расстояние от кромки проезжей части до препятствий на обочине, м Ограничения скорости движения, км/ч Тип обочин

β7 Тип покрытия

β8 β9

Наличие разметки

Численные значения 3 4 5

1

2

600