close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1262

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
СУХОПУТНЫЙ ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Раздел Проектирование лесных дорог
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 250401 – Лесоинженерное дело
Часть 2
Воронеж 2009
2
УДК 630*383.001.2
Афоничев, Д. Н. Сухопутный транспорт леса. Раздел Проектирование
лесных дорог [Текст] : методические указания к выполнению лабораторных
работ для студентов специальности 250401 – Лесоинженерное дело. Ч. 2 / Д. Н.
Афоничев ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж,
2009. – 96 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»
(протокол № 4 от 18 декабря 2008 г.)
Рецензент заведующий кафедрой строительства автомобильных дорог
Воронежского государственного архитектурно-строительного
университета, д-р техн. наук, проф. В.П. Подольский
Научный редактор д-р техн. наук, проф. В.К. Курьянов
3
Введение
При изучении специальной дисциплины «Сухопутный транспорт леса»
студенты специальности 250401 – Лесоинженерное дело должны получить
четкое представление о транспортных сооружениях и транспортнопереместительных процессах лесного комплекса, получить практические
навыки проектирования лесных дорог, расчета дорожных элементов и
конструкций, тягово-эксплуатационных расчетов транспорта, что необходимо в
их будущей профессиональной деятельности.
Настоящие методические указания состоят из двух частей. В представленной части 2 содержится шесть лабораторных работ (ЛР), которые выполняются в 7 семестре. ЛР № 7, № 8 и № 9 посвящены изучению конструкции и определению параметров земляного полотна лесных автомобильных дорог, особенностей земляного полотна на кривых в плане, дорожного водоотвода.
ЛР № 10 и № 11 посвящены изучению нежестких дорожных одежд и определению их параметров для заданных условий. ЛР № 12 преследует цель изучить
особенности проектирования лесовозных железных дорог, конструкцию верхнего строения железнодорожного пути и научиться устанавливать параметры
этой конструкции. Лабораторные работы изложены в логической последовательности, то есть каждая последующая работа вытекает из предыдущей и базируется на ее результатах и исходных данных, а поэтому при выполнении указанных ЛР следует пользоваться результатами ранее выполненных ЛР № 1 – №
6 [4]. При выполнении лабораторных работ используются также материалы расчетно-графических работ (РГР) № 1 и № 2 [3], которые студенты выполняют
самостоятельно.
Исходные данные для выполнения ЛР принимаются по индивидуальному
варианту – последним двум цифрам номера зачетной книжки.
ЛР оформляются на листах формата А4, графические материалы и распечатки результатов расчетов на ЭВМ прикладываются в конце работы. На титульном листе указываются: название работы, фамилия и инициалы студента,
номер индивидуального варианта, фамилия и инициалы проверяющего.
4
Лабораторная работа № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР
ПОПЕРЕЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Цель работы: Научиться выбирать поперечные профили земляного полотна, обосновывать их параметры, вычерчивать поперечные профили земляного полотна.
Оборудование: микрокалькулятор, линейка, шаблоны откосов, циркуль,
циркуль-измеритель.
Поперечные профили земляного полотна автомобильных дорог
и расчет их элементов
Поперечный профиль дороги представляет собой уменьшенное изображение поперечных сечений тела земляного полотна и элементов водоотвода, а
также боковых резервов или отвалов грунта (кавальеров). Поперечный профиль
дороги представляет собой плоскую фигуру, на которой поверхность земляного
полотна, откосы, подошва изображены в виде отрезков, а характерные линии:
бровки, ось дороги, трасса, кромки – в виде точек (точки пересечения данных
линий с секущей плоскостью). Поперечные сечения насыпи и выемки показаны
соответственно на рис. 7.1а и 7.1б. Естественная поверхность земли имеет определенный поперечный уклон, направленный перпендикулярно направлению
трассы – уклон подошвы земляного полотна iпод , в связи, с чем поперечное сечение земляного полотна будет несимметрично относительно вертикальной
оси, проходящей через ось дороги. Часть земляного полотна, подошва которой
расположена ниже трассы называется низовой, а часть земляного полотна, подошва которой расположена выше трассы называется верховой, откос низовой
части называется низовым, а откос верховой части – верховым. Геометрические
параметры поперечных сечений насыпей и выемок разделяются на две группы:
линейные и угловые. Линейные параметры: высота насыпи или глубина выемки
(рабочая отметка) H – расстояние, измеренное отвесно от точки трассы до линии, соединяющей бровки земляного полотна; высоты откосов насыпей
H НОН , H ВОН и выемок H НОВ , H ВОВ (в индексах первые буквы Н и В соответственно обозначают низовой или верховой откос, а последние буквы Н и В соответственно обозначают откос насыпи или откос выемки); ширина земляного
полотна B – расстояние между бровками земляного полотна; заложения откосов BНОН , BВОН , BНОВ , BВОВ – горизонтальные проложения откосов; ширина подошвы земляного полотна Bпод – расстояние между бровками подошвы; ширина дна кювета bК ; заложение откоса кювета b ; глубина кювета hК .
Угловые параметры поперечного профиля земляного полотна: поперечные уклоны поверхности земляного полотна (сливной призмы); коэффициенты
заложения откосов насыпи или выемки m ; коэффициент заложения откоса кювета mК ; поперечный уклон подошвы земляного полотна iпод .
5
1 – ось дороги; 2 – бровка земляного полотна; 3 – откос; 4 – трасса
а – насыпь; б – выемка
Рис. 7.1 Поперечные сечения насыпи и выемки
Величина поперечного уклона подошвы земляного полотна существенно
влияет на конструкцию и параметры земляного полотна дороги. Поперечный
уклон подошвы iпод определяется на местности при изыскании трассы (закладка
поперечников в характерных местах изменения рельефа и их геометрическое
нивелирование) или по карте при камеральном трассировании. В последнем
случае необходимо в точке трассы, для которой определяется iпод , измерить
расстояние l (мм) между горизонталями расположенными по обе стороны от
рассматриваемой точки трассы (пикет или плюсовая точка) перпендикулярно
направлению трассы
103 h
iпод =
,
(7.1)
Ml
6
где h , M – соответственно высота сечения рельефа горизонталями (м) и знаменатель масштаба карты или плана.
Поперечный уклон подошвы земляного полотна iпод выражается в промилле (‰) или в долях единицы: десятичной дробью или дробью, в числителе
1
которой единица вида iпод =
= 1: m0 , где m0 – коэффициент заложения откоса
m0
косогора, численно равный котангенсу угла наклона косогора или угла наклона
подошвы земляного полотна.
В результате наличия поперечного уклона подошвы один откос земляного полотна будет больше рабочей отметки, а другой меньше. Высоты откосов
определяются по формулам:
а) для насыпей
m H + 0,5 B
m H − 0,5 B
; H ВОН = 0
;
(7.2)
H НОН = 0
m0 − m
m0 + m
б) для выемок
m H − 0,5 B − bКВН − bЗПН
H НОВ = 0
;
m0 + m
(7.3)
m0 H + 0,5 B + bКВВ + bЗПВ
H ВОВ =
.
m0 − m
Ширина земляного полотна B равна
(7.4)
B = nB0 + 2О + bР ,
где n – количество проезжих частей (для автомагистралей n =2, для прочих
дорог n =1);
B0 – ширина проезжей части, м;
О – ширина обочины, м;
bР – ширина разделительной полосы, м;
m – коэффициент заложения откоса насыпи или выемки;
bКВН , bКВВ – соответственно ширина по верху кювета, расположенного с
низовой стороны выемки и кювета, расположенного с верховой стороны,
м;
bЗПН , bЗПВ – соответственно ширина закюветной полки, расположенной с
низовой стороны выемки и закюветной полки, расположенной с верховой
стороны, м.
bКВН = bКН + hКН ( m + mК ) ; bКВВ = bКВ + hКВ ( m + mК ) ,
(7.5)
где bКН , bКВ – соответственно ширина по дну кювета, расположенного с низовой стороны выемки и кювета, расположенного с верховой стороны, м;
hКН , hКВ – соответственно глубина кювета, расположенного с низовой стороны выемки и кювета, расположенного с верховой стороны, м;
mК – коэффициент заложения откоса кювета.
7
Параметры кюветов (глубина hК и ширина по дну bК ) назначают по расчету, ориентировочного можно принять глубину кювета hК (м) равной
(7.6)
hК = hДС + ( 0, 2...0,3) ,
где hДС – глубина выхода дренирующего слоя или дренажной воронки на поверхность откоса, м.
Значение hДС при устройстве дренирующего слоя на всю ширину земляного полотна определяется по формуле
h − OК iК − OУ iУ − OГ iГ + Oi ДС
hДС = ДО
,
(7.7)
1 − mК i ДС
где hДО – толщина дорожной одежды, м;
OК , iК , OУ , iУ , OГ , iГ – соответственно ширина (м) и поперечный уклон (доли единицы) укрепительной (краевой), укрепленной и грунтовой полос
обочины;
O – ширина обочины ( O = OК + OУ + OГ ), м;
i ДС – поперечный уклон основания дренирующего слоя, доли единицы.
При выпуске дрен из дренирующего слоя глубина выхода дренажной воронки hДС равна
hДС =
{
}
hДО + 0,06 ( B ДС − B0 ) − OК iК − OУ iУ − OГ iГ + O − 0,5 ( B ДС − B0 ) i Д
, (7.8)
1 − mК i Д
где B ДС – ширина дренирующего слоя по основанию, м;
i Д – уклон трубы дрены, доли единицы.
Если в пределах выемки не предусматривается вывод дренажных воронок
и дренажный слой не выходит на откос, то глубину кювета принимают: не менее 0,3 м в гравелистых песках и гравийных грунтах при треугольной форме
поперечного сечения кювета; не менее 0,6 м во II и III дорожно-климатических
зонах (ДКЗ) и 0,5 м в IV ДКЗ в песках и непылеватых супесях при треугольной
форме поперечного сечения кювета; не менее 0,8 м во II и III ДКЗ и 0,6 м в IV
ДКЗ в глинах, суглинках и пылеватых супесях при трапецеидальной форме поперечного сечения кювета с шириной по дну не менее 0,4 м. Коэффициент заложения откоса кювета mК принимается не менее 3 во II и III ДКЗ, 1,5 в IV
ДКЗ.
Коэффициент заложения откоса насыпи или выемки m представляет собой отношение величины заложения откоса BО к высоте откоса H О и численно
1
равен котангенсу угла наклона откоса. Отношение 1: m = – уклон откоса, выm
раженный в долях единицы дробью с 1 в числителе, который показывает какое
заложение соответствует единице высоты откоса. Коэффициент заложения откоса насыпи или выемки назначается в соответствии с рекомендациями СНиП
2.05.02-85*.
8
Поперечные профили насыпей
Насыпи на участках открытой местности с высокой вероятностью снегозанесения при высоте меньше, чем рекомендуемая рабочая отметка по снегонезаносимости следует устраивать обтекаемого профиля с пологими откосами
крутизной 1:6…1:8 (рис. 7.2а).
Крутизну откосов насыпей автомобильных дорог при высоте откоса насыпи до 2 м следует принимать не круче 1:3 (рис. 7.2б). С обеих сторон насыпи
при высоте откоса до 1,5 м и поперечном уклоне подошвы до 20 ‰ устраиваются боковые канавы. На ценных землях, лесных угодьях и в условиях застройки допускается увеличение крутизны откосов до предельных значений, приведенных в табл. 7.1, с разработкой мероприятий по обеспечению безопасности
движения.
Крутизну откосов насыпей на прочном основании следует назначать в
соответствии с табл. 7.1 (рис. 7.2в, 7.2г). Рекомендованная крутизна откосов насыпей предполагает их укрепление методом травосеяния или одерновки. При
применении других более капитальных методов укрепления крутизна может
быть увеличена при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Таблица 7.1
Рекомендуемые значения крутизны откосов насыпей
Наибольшая крутизна откоса при высоте, м
Грунты
6…12
насыпи
до 6
в нижней части
в верхней части
(0…6)
(6…12)
Глыбы из слабовыветривающихся
1:1…1:1,3
1:1,3…1:1,5
1:1,3…1:1,5
пород
Крупнообломочные
и песчаные (за исключением мелких
1:1,5
1:1,5
1:1,5
и пылеватых песков)
1 : 1,75
1 : 1,5
1 : 1,5
Песчаные мелкие и
1: 2
1 : 1,75
1 : 1,75
пылеватые, глинистые и лессовые
Примечания: 1. Под чертой даны значения для пылеватых разновидностей
грунтов во II и III ДКЗ и для одноразмерных мелких песков.
2. Высота откоса насыпи определяется разностью отметок верхней и нижней бровок откоса. При наличии косогорности высота
откоса насыпи определяется разностью отметок верхней и нижней бровок низового откоса.
9
а – насыпь с пологими откосами и боковыми канавами на участках открытой
местности; б – насыпь с высотой откоса до 2 м с боковыми канавами (при высоте откоса более 1,5 м боковые канавы не устраиваются); в – насыпь с высотой
откоса 2…6 м; г – насыпь с высотой откоса 6…12 м; д – насыпь на участках с
крутизной косогора 1:50…1:10
Рис. 7.2 Поперечные профили насыпей
Поперечные профили, показанные на рис. 7.2а, 7.2б, 7.2в и 7.2г применяются при поперечном уклоне местности (крутизне косогора) до 1:50. При по-
10
перечном уклоне (крутизне косогора) 1:50…1:10 с верховой стороны от насыпи
устраивается нагорная канава, отделенная от насыпи бермой шириной не менее
2 м и с поперечным уклоном поверхности в сторону канавы 20…30 ‰ (рис.
7.2д). Ширина бермы – расстояние от бровки подошвы насыпи (нижней бровки
откоса) до верхней бровки откоса нагорной канавы.
Параметры боковых и нагорных канав определяются соответствующими
расчетами, ориентировочно параметры боковых канав можно принимать по
табл. 7.2. Коэффициент заложения внутреннего откоса боковых канав принимается таким же, как и коэффициент заложения откоса насыпи. Параметры нагорных канав: глубина не менее 0,6 м, ширина по дну не менее 0,3 м, коэффициенты заложения откосов 1,5. Глубина канавы – расстояние по отвесной линии от
дна до верхней бровки низового откоса канавы.
Насыпи лесовозных дорог целесообразно возводить из боковых резервов,
что существенно снижает стоимость производства земляных работ. Возведение
земляного полотна из боковых резервов допускается при высоте насыпи до
2,5…3 м на участках 1-го и 2-го типов местности по характеру увлажнения, и
на участках 3-го типа в песчаных и крупнообломочных грунтах. На участках
3-го типа местности в глинистых грунтах использование боковых резервов возможно, если это позволяет уровень залегания грунтовых вод в период производства работ, который должен быть не выше 1 м от поверхности. Поперечные
профили насыпей, возводимых из боковых резервов, показаны на рис. 7.3.
Грунт
Гравелистый
песок,
гравий
Песок,
супесь,
пылеватый
песок
Суглинок,
глина,
пылеватый
грунт
Размеры боковых канав у насыпей
Глубина канавы (м) в ШириФорма
на по
ДКЗ
канавы
дну, м
II, III
IV
Таблица 7.2
Коэффициент
заложения
внешнего откоса
Треугольная
0,3
0,2
–
1:1,5…1:2
Треугольная
0,5
0,4
–
1,1,5…1:2
Трапецеидальная
0,6
0,5
0,4
1:1,5
При малой высоте откоса резервы не отделяются от насыпи, а откос резерва является продолжением откоса насыпи (рис. 7.3а). При высоте откоса более 1 м резервы отделяют от насыпи бермами шириной не менее 2 м с поперечным уклоном поверхности не менее 30 ‰ в сторону резерва (рис. 7.3б).
11
12
Резерв, устраиваемый с одной стороны насыпи, называют односторонним, а с двух сторон – двухсторонним. Предельная глубина резерва (измеряется
по вертикальной оси резерва от поверхности земли до поверхности, соединяющей нижние бровки откосов резерва) 1,5 м, но не более расчетной глубины залегания грунтовых вод, ширина резерва по дну не более 10 м, коэффициенты
заложения откосов: внутреннего (у насыпи) 3…1,5; внешнего не менее 3. Допускается уполаживание откосов резервов с последующей рекультвацией под
определенные угодья. Дну резерва придается поперечный уклон от насыпи (односкатный) и к центру резерва (двухскатный) 20 ‰. На участках местности с
крутизной косогора более 1:50 резерв целесообразно устраивать односторонний
с верховой стороны (см. рис. 7.3в). Параметры боковых резервов устанавливаются для отдельных участков дороги после определения объемов грунта, требуемых для возведения насыпей (см. РГР № 3 [3]).
Поперечные профили выемок
Выемки глубиной до 1 м в целях предохранения от снежных заносов необходимо проектировать раскрытыми с крутизной откосов 1:5…1:10 (рис. 7.4а)
или разделанными под насыпь (рис. 7.4б). При глубине выемки более 1 м крутизну откосов выемок, не относящихся к объектам индивидуального проектирования, следует назначать по табл. 7.3 (рис. 7.4в). Выемки глубиной 1…5 м на
снегозаносимых участках следует проектировать с крутыми откосами
(1:1,5…1:2) и дополнительными полками или обочинами шириной не менее
4 м.
Выемки глубиной более 2 м в мелких и пылеватых песках, переувлажненных глинистых грунтах, легковыветривающихся или трещиноватых скальных породах, в пылеватых лессовидных и лессовых породах, а также в вечномерзлых грунтах, переходящих при оттаивании в мягкопластичное состояние,
следует проектировать с закюветными полками (рис. 7.4г). Ширину закюветных полок следует принимать при мелких и пылеватых песках – 1 м, при остальных указанных грунтах при высоте откоса до 6 м – 1 м, при высоте откоса
до 12 м (для скальных пород – до 16 м) – 2 м. Поверхности закюветных полок
придается поперечный уклон 20…40 ‰ в сторону кювета. Уклон можно не
предусматривать при скальных породах, а так же песках в условиях засушливого климата.
В случаях, когда выемка прорезает массив, сложенный разными горными
породами, откосы назначаются сложной формы в зависимости от свойств горных пород (рис. 7.4д).
Для обеспечения устойчивости верхового откоса выемки и предотвращения стекания воды с повышенных мест рельефа в выемку, после верхового откоса выемки на расстоянии не менее 1 м от его верхней бровки (бровки подошвы выемки) устраивают земляной вал высотой до 0,6 м и длиной не менее 4 м
треугольного поперечного сечения, который называют банкетом. Откос банкета, направленный к выемке устраивают крутизной 1:1,5, откос, направленный
от выемки – пологим с поперечным уклоном не менее 20 ‰, после банкета устраивается канава глубиной не менее 0,3 м, которую называют забанкетной.
13
При поперечном уклоне местности (крутизне косогора) более 1:25, после
банкета устраивается нагорная канава. При крутизне косогора более 1:5 банкеты не устраивают.
Таблица 7.3
Рекомендуемая крутизна откосов выемок
Грунты
Высота откоса, м
Наибольшая крутизна
откосов
Скальные:
слабовыветривающиеся
До 16
1:0,2
легковыветривающиеся
неразмягчаемые
До 16
1:0,5…1:1,5
размягчаемые
До 6
1:1
6…12
1:1,5
Крупнообломочные
До 12
1:1…1:1,5
Песчаные, глинистые одДо 12
1:1,5
нородные твердой, полутвердой и тугопластичной
консистенции
Пески мелкие барханные
Свыше 2
1:4
2…12
1:2
1: 0,1...1: 0,5
Лесс
До 12
1: 0,5...1:1,5
Примечания: 1. Над чертой приведена крутизна откосов в засушливой зоне,
под чертой – вне засушливой зоны.
2. В скальных слабовыветривающихся грунтах допускаются вертикальные откосы.
3. На территориях с закрепленными растительностью песками
допускается наибольшую крутизну при высоте откоса до 12 м
принимать 1:2.
4. Высота откоса выемки определяется разностью отметок верхней и нижней бровок откоса. При наличии косогорности при
пользовании настоящей таблицей в расчет берется верховой откос.
Грунт, выбираемый из выемки, может быть использован для отсыпки насыпей, в тех случаях, когда данный грунт не пригоден для возведения насыпи
или экономически не целесообразно его перемещение, грунт отсыпают в отвал
трапецеидального поперечного сечения с верховой стороны от выемки на расстоянии 5…20 м от верхней бровки верхового откоса выемки (чем выше снегозаносимость местности, тем дальше располагается отвал), который называется
– кавальер (см. рис. 7.4в). Высота кавальера до 3 м, крутизна откосов не менее
1:1,5, поверхности кавальера придают поперечный уклон не менее 20 ‰ от выемки. Параметры кавальеров назначают в зависимости от объемов грунтов, выбираемых из выемок и подлежащих перемещению в отвалы.
14
15
16
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. По плану трассы в нескольких характерных местах с выраженным поперечным уклоном определить крутизну косогора. Установить участки с крутизной косогора до 1:50, 1:50…1:25, 1:25….1:10, 1:10…1:5, круче 1:5.
2. Участок дороги от ПК 0 до ПК 60 разделить на участки в зависимости от
крутизны косогора, местных условий (пойменные участки, болота), величины рабочей отметки, типа местности по характеру увлажнения. Выделяются
участки: нормальные условия (косогор до 1:50), косогорные, болота, пойменные; насыпей с рабочей отметкой до 2 м (при устройстве боковых резервов до 1 м), от 2 до 6 м (при устройстве боковых резервов от 1 до 3 м), от 6
до 12 м; выемок с рабочей отметкой до 1 м, от 1 до 12 м. Результаты представить в форме табл. 7.4.
3. В зависимости от условий и рабочей отметки выбрать поперечные профили
земляного полотна и обозначить их арабскими цифрами. При выделении
подтипов, последние обозначаются строчными буквами русского алфавита.
Результаты занести в столбец «Тип поперечного профиля» табл. 7.4.
4. В табл. 7.4 дать краткое описание особенностей принятых поперечных профилей: насыпь или выемка, высота и крутизна откосов, сложность откосов,
бермы, специальные укрепления, косогорные особенности.
5. В столбце «Водоотвод, боковой резерв» дается характеристика систем продольного водоотвода: боковые канавы, кюветы, боковые резервы, нагорные
канавы, форма поперечного сечения канав, расположение.
6. Вычертить принятые поперечные профили земляного полотна.
7. Указать тип поперечного профиля земляного полотна на продольном профиле дороги.
8. Оформить отчет. В выводах дать характеристику земляного полотна дороги.
17
18
19
20
Лабораторная работа № 8
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
НА КРИВЫХ В ПЛАНЕ
Цель работы: Изучить особенности конструкции земляного полотна на
кривых в плане.
Оборудование: микрокалькулятор.
Уширение проезжей части и земляного полотна
При движении по криволинейным участкам дороги транспортные средства занимают полосу большей ширины, чем на прямых участках, а поэтому в целях обеспечения безопасного движения с расчетными скоростями на кривых
уширяют проезжую часть на величину Δ , которая определяется расчетом или
устанавливается по нормам проектирования.
При радиусах кривых в плане 1000 м и менее необходимо предусматривать уширение проезжей части с внутренней стороны за счет обочин с расчетом, чтобы ширина внутренних обочин m на участках кривых была не менее 1
м. При недостаточной ширине обочин для размещения уширения проезжей части производится уширение земляного полотна на величину m − ( ОВ − Δ ) , где ОВ
– ширина внутренней обочины, м. Уширение проезжей части надлежит выполнять пропорционально расстоянию от начала переходной кривой (отгона уширения) так, чтобы величины полного уширения были достигнуты к началу круговой кривой. Отгон уширения земляного полотна начинается (заканчивается)
там, где ширина внутренней обочины достигает значения m .
В горной местности в виде исключения допускается размешать уширения
проезжей части на кривых в плане частично с внешней стороны закругления.
Целесообразность применения кривых с уширением проезжей части более 2…3 м следует обосновывать в проекте сопоставлением с вариантами увеличения радиусов кривых в плане, при которых не требуется устройства такого
уширения.
Уширение проезжей части складывается из значений уширения отдельных полос движения Δ j , при n полос движения
n
Δ = ∑Δ j .
(8.1)
j =1
Уширение полосы движения Δ j (м) для одиночного автомобиля рассчитывается по формуле
L2 0,18vР
Δj =
+
,
(8.2)
2R
R
где L – расстояние между передним бампером и задней осью автомобиля, м;
vР – расчетная скорость движения, м/с;
21
R – радиус кривой, м.
Уширение полосы движения Δ j (м) для автопоезда в составе «автомобиль-тягач + прицеп» рассчитывается по формуле
L2 0,18vР
b2 − a 2
Δj =
+
+
,
(8.3)
2R
R
2 R 2 − L2 − 0,5B0
где b – длина дышла прицепа, м;
a – расстояние от крюка буксирного прибора до задней оси автомобиля, м;
B0 – ширина проезжей части, м.
Уширение полосы движения Δ j (м) для автопоезда в составе «седельный
тягач + полуприцеп» рассчитывается по формуле (8.3), в которой a =0, а b –
расстояние от вертикальной оси шкворня до оси полуприцепа, м.
Для перевозки длинномерных грузов (лесоматериалы, трубы, металлопрокат) используются автопоезда в составе «автомобиль-тягач + прицепроспуск», уширение полосы движения для таких транспортных средств рассчитывается по формулам:
а) для внутренней полосы движения
L2 0,18vР 14 LП − 167
Δj =
+
+
;
(8.4)
2R
R
R
б) для внешней полосы движения
L2 0,18vР l 2
Δj =
+
+
,
(8.5)
2R
8R
R
где LП – расчетная длина перевозимой пачки длинномерных материалов, м;
l – расстояние между кониками автомобиля и роспуска, м.
На лесовозных дорогах направление трассы не совпадает с грузовым направлением, а поэтому при вывозке автопоездами в составе «автомобиль-тягач
+ прицеп-роспуск» на кривых правых поворотов (по направлению трассы) уширение для внутренней полосы рассчитывается по формуле (8.2) при условии,
что роспуск перевозится на шасси автомобиля, а для внешней – по (8.5). На
кривых левых поворотов уширение внешней полосы рассчитывается по формуле (8.2), а внутренней – (8.4). Если роспуск в порожняковом направлении буксируется, то уширение полосы порожнякового направления следует рассчитывать по формуле (8.3).
При вывозке лесоматериалов автопоездами в составе «автомобиль-тягач
+ прицеп», «седельный тягач + полуприцеп» уширение полос движения рассчитывается по формуле (8.3).
Для однополосных дорог уширение проезжей части рассчитывается по
формуле (8.2).
Величины полного уширения двухполосной проезжей части внутренних
дорог лесозаготовительных предприятий дорог на закруглениях следует принимать по прил. 5 СНиП 2.05.07-91*, а внешних – по табл. 9 СНиП 2.05.02-85*.
22
Виражи
На кривых в плане в результате действия на транспортное средство поперечной силы создается дополнительное сопротивление движению, дискомфорт
для водителя и пассажиров, а также возможны занос и опрокидывание транспортных средств. С целью устранения последних трех неблагоприятных факторов на участках кривых в плане устраивают поверхность проезжей части односкатной с направлением поперечного уклона к центру кривой, такая конструкция называется виражом, а поперечный уклон поверхности односкатной проезжей части – уклоном виража и обозначается iВ . Необходимую величину уклона
виража iВ (доли единицы) можно рассчитать по формуле
vР2
(8.6)
−μ,
iВ =
gR
где g – ускорение свободного падения, м/с2;
μ – расчетное значение коэффициента поперечной силы ( μ =0,05…0,15).
Если результат расчета по формуле (8.6) отрицательный, то устройство
виража необязательно, если 0 < iВ ≤ iП ( iП – поперечный уклон проезжей части
на прямом участке пути), то принимают iВ = iП , если рассчитанное значение iВ
больше iП , то оно принимается в качестве поперечного уклона виража.
Целесообразно на внутренних дорогах промышленных предприятий устраивать виражи на кривых с радиусами 600 м и менее, а на дорогах общего
пользования – с радиусами 2000 м и менее.
Поперечные уклоны проезжей части на виражах внутренних промышленных дорог следует назначать в зависимости от радиусов кривых в плане по
прил. 4 СНиП 2.05.07-91*, а внешних – по табл. 8 СНиП 2.05.02-85*. Если две
соседние кривые в плане, обращенные в одну сторону, расположены близко одна от другой и прямая вставка между ними отсутствует или длина ее незначительна, односкатный поперечный профиль следует принимать непрерывным на
протяжении этих кривых и прямой вставки между ними.
В районах с незначительной продолжительностью снегового покрова и
редкими случаями гололеда наибольший поперечный уклон проезжей части на
виражах допускается принимать до 100 ‰. На особо трудных участках по условиям застройки или рельефа местности допускается разработка индивидуальных проектов виражей с переменными поперечными уклонами (типа «ступенчатый вираж») и уширенной проезжей частью дорог.
Виражи на многополосных дорогах категорий проектируются с раздельными поперечными уклонами для проезжих частей разных направлений и с необходимыми мероприятиями по отводу воды с проезжих частей и разделительной полосы.
Переход от двускатного профиля дороги к односкатному (отгон виража)
следует осуществлять на протяжении переходной кривой (см. рис. 8.1а), а при
ее отсутствии на прилегающем к кривой прямом участке. В первом случае длина отгона виража Lотг принимается равной длине переходной кривой L и необ-
23
ходимо установить величину дополнительного продольного уклона внешней
кромки проезжей части Δi (доли единицы), равную
( B + Δ ) iВ ≤ Δi .
(8.7)
Δi = 0
доп
L
1 – зона расчистки; 2 – граница зоны видимости; 3 – срезка в выемке;
4 – минимально необходимый уровень срезки;
5 – наиболее целесообразный уровень срезки; 6 – положение глаз водителя
а – вираж и уширение проезжей части; б, в – обеспечение видимости дороги
Рис. 8.1 Земляное полотно на кривых в плане
24
Дополнительный продольный уклон внешней кромки проезжей части по
отношению к проектному продольному уклону Δiдоп на участках отгона виража
не должен превышать: для дорог I-а, I-б, II, I-в категорий – 5 ‰, III–V, II-в–IV-в
в равнинной местности – 10 ‰ и III–V, II-в–IV-в в горной местности – 20 ‰.
Во втором случае рассчитывают длину отгона виража Lотг (м)
( B + Δ ) iВ ,
Lотг ≥ 0
(8.8)
Δiдоп
В формулах (8.7) и (8.8) iВ и Δiдоп – в долях единицы.
В пределах отгона виража или переходной кривой осуществляется плавный переход от двухскатного профиля проезжей части к односкатному. Внешний скат проезжей части поднимается относительно оси проезжей части от ук2 B0iП
, а на оставшемся раслона −iП до iП на расстоянии l равном l =
Δ
Δi − 2
iП
Lотг
стоянии равном Lотг − l производится подъем односкатной поверхности проезжей части от уклона iП до уклона iВ путем вращения относительно внутренней
кромки проезжей части.
Поперечный уклон обочин на вираже следует принимать одинаковым с
уклоном проезжей части дороги (за исключением грунтовой полосы внешней
обочины). Переход от нормального уклона обочин при двускатном профиле к
уклону проезжей части следует производить на протяжении 10 м до начала отгона виража.
Обеспечение видимости поверхности дороги
Объекты, расположенные во внутренней части кривой (лесонасаждения,
высокий кустарник, строения), а также откосы выемок с внутренней стороны
кривой могут ограничивать видимость дороги. Для устранения этого недостатка внутреннюю часть кривой расчищают или устраивают срезку откоса выемки
до границы зоны видимости. Расстояние до границы зоны видимости Z определяется от траектории, расположенной на внутренней полосе движения на расстоянии 1,5 м от кромки (для однополосных дорог – 0,5 м) и на высоте глаз водителя, что наглядно демонстрируют рис. 8.1б и 8.1в.
Если расчетное расстояние видимости поверхности дороги S В больше
длины основной кривой K 0 , то параметр Z зависит от величины угла поворота
θ и равен
K ⎞ S − K0
θ
⎛
Z = R ⎜1 − cos 0 ⎟ + В
(8.9)
sin .
2
2R ⎠
2
⎝
Если расчетное расстояние видимости поверхности дороги S В меньше
длины основной кривой K 0 , то параметр Z равен
S ⎞
⎛
Z = R ⎜1 − cos В ⎟ .
(8.10)
2R ⎠
⎝
25
Ширина зоны расчистки или срезки Z 0 в пределах основной кривой равна Z 0 = Z − Z / , где Z / – расстояние от траектории движения до препятствия
(лес, кустарник, строения, откос выемки), м. Если Z / ≥ Z , то расчистка не требуется.
Срезка или расчистка осуществляются на всем протяжении основной
кривой и начинаются на расстоянии видимости поверхности дороги S В от начала и конца основной кривой.
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. Для всех кривых плана трассы (см. «Ведомость прямых и кривых») имеющих
радиус 1000 м и менее выполнить расчет уширения проезжей части. Параметры автопоездов приведены в табл. 8.1. Длина пачки LП принимается равной расчетной длине хлыста. Результаты свести в табл. 8.2.
Таблица 8.1
Параметры автопоездов для расчета уширения проезжей части
Автопоезд
Показатель
ЗИЛ-131+
КамАЗ-5320+ МАЗ-509А+
КрАЗ-260Л+
ТМЗ-802
ТМЗ-802
ГКБ-9383
ГКБ-9383
Расстояние
между передним бампером
и задней осью
тягача, м
5,81
5,79
5,25
7,38
Расстояние
между кониками тягача и
прицепароспуска (м)
при длине
пачки:
22 м
10,8
9,8
8,3
8,3
23 м
11,4
10,5
8,8
8,8
24 м
11,9
11,1
9,3
9,3
25 м
12,4
11,8
9,8
9,8
26 м
13,0
12,5
10,2
10,4
27 м
13,5
13,1
10,7
10,9
2. По прил. 5 СНиП 2.05.07-91* выбрать значения уширения проезжей части и
занести их в табл. 8.2. Принять значения уширения проезжей части для каждой кривой. Определить уширение земляного полотна.
26
27
3. Установить пикетажные положения отгонов уширения проезжей части и
земляного полотна. Уширение земляного полотна начинается в сечении, где
ширина внутренней обочины равна 1 м.
4. Для кривых с радиусами 600 м и менее определить расчетом уклон виража.
Значение коэффициента поперечной силы принять: для дорог: II-в категории
– 0,05; III-в – 0,1. Результаты занести в табл. 8.3.
5. По прил. 4 СНиП 2.05.07-91* выбрать значения уклона виража и занести их в
табл. 8.3. Обосновать значение уклона виража.
6. Рассчитать параметры отгонов виражей и результаты занести в табл. 8.3.
7. Для всех кривых с радиусами 1000 м и менее выполнить проверку видимости
поверхности дороги. Результаты занести в табл. 8.4. Обосновать мероприятия по обеспечению видимости с учетом параметров земляного полотна и
ситуации местности. Для кривых, где необходима расчистка (срезка) внутренней зоны, установить пикетажное положение начала срезки (расчистки)
до и после кривой.
8. Оформить отчет. В выводах отразить особенности конструкции земляного
полотна на кривых в плане.
28
Лабораторная работа № 9
РАЗМЕЩЕНИЕ ВОДООТВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И УСТАНОВЛЕНИЕ ТИПА
УКРЕПЛЕНИЯ РУСЛА ВОДООТВОДНОЙ КАНАВЫ
Цель работы: Научиться размещать водоотводные сооружения, определять параметры канав и устанавливать тип укрепления их русел.
Оборудование: микрокалькулятор, линейка.
Размещение водоотводных сооружений
Для предохранения земляного полотна от переувлажнения поверхностными водами и размыва, а также для обеспечения производства работ по сооружению земляного полотна следует предусматривать системы поверхностного водоотвода (планировку территории, устройство канав, лотков, быстротоков,
испарительных бассейнов, поглощающих колодцев и т.д.). Грунтовые и поверхностные воды, которые могут влиять на прочность и устойчивость земляного полотна или на условия производства работ, следует перехватывать или
понижать дренажными устройствами.
Система дорожного водоотвода включает следующие элементы: выпуклая поверхность земляного полотна, которая обеспечивается созданием поперечных уклонов проезжей части и обочин в сторону откосов насыпей или кюветов; откосы насыпей (при высоте откосов более 4 м, а также на участках с продольным уклоном более 30 ‰ осуществляется организованный сбор воды с поверхности дороги продольными прикромочными лотками и поперечный спуск
ее с насыпи по лоткам) или кюветов; дренирующие слои дорожной одежды,
обеспечивающие осушение зоны контакта грунта земляного полотна с основанием дорожной одежды; боковые (в выемках – кюветы) и поперечные водоотводные канавы или боковые резервы, предназначенные для сбора и отвода воды, стекающей с поверхности земляного полотна и повышений рельефа; нагорные канавы, предназначенные для перехвата и отвода воды, стекающей по косогорам к земляному полотну; банкеты и забанкетные канавы, препятствующие
стеканию воды в выемки; испарительные бассейны, которые собирают воду из
водоотводных канав для последующего ее испарения; водопропускные трубы,
мосты, лотки и фильтрующие насыпи, обеспечивающие пропуск воды через
земляное полотно; дренажи, которые понижают уровень грунтовых вод. На местности с поперечным уклоном менее 20 ‰ при высоте насыпи менее 1,5 м, на
участках с переменной сторонностью поперечного уклона, а также на болотах
водоотводные канавы следует проектировать с двух сторон земляного полотна.
Отметка дна кювета определяется как разность проектной отметки и глубины кювета. Отметка дна боковой канавы H К (м) определяется по формулам:
29
а) для верховой канавы H КВ
⎛B
⎞ 1
(9.1)
H КВ = H пр − H + ⎜ + mH ВОН ⎟
− hК ;
m
2
⎝
⎠ 0
б) для низовой канавы H КН
⎛B
⎞ 1
(9.2)
H КН = H пр − H − ⎜ + mH НОН ⎟
− hК ,
⎝2
⎠ m0
где H пр – проектная отметка пикета или плюсовой точки, м;
H – рабочая отметка, м;
B – ширина земляного полотна, м;
m – коэффициент заложения откоса насыпи;
H ВОН , H НОН – высота соответственно верхового и низового откосов, м;
m0 – коэффициент заложения косогора;
hК – глубина канавы, м.
Дно канав должно иметь продольный уклон не менее 5 ‰ и в исключительных случаях – не менее 3 ‰. Если уклон поверхности земли по направлению канавы больше указанных, то уклон дна канавы принимают равным уклону естественной поверхности земли. Если уклон поверхности земли по направлению канавы меньше требуемого (5 ‰ или 3 ‰), то устраивается канава с заглублением от истока к устью, которое равно произведению длины участка канавы l на разность уклонов дна канавы iК и естественной поверхности земли i ,
то есть у истока глубина участка канавы будет больше на величину l ( iК − i ) .
Наибольший продольный уклон водоотводных устройств следует определять в зависимости от вида грунта, типа укрепления откосов и дна канавы с
учетом допускаемой по размыву скорости течения. При невозможности обеспечения допустимых уклонов следует предусматривать быстротоки, перепады и
водобойные колодцы. Параметры боковых канав и кюветов: отметка дна, продольный уклон дна и тип укрепления русла указываются на продольном профиле дороги в графах: «Левый кювет, канава, резерв», «Правый кювет, канава,
резерв» (рис. 9.1).
При проектировании водоотвода следует предусмотреть перепуск воды
из верховой канавы в низовую. Для этого устраиваются водопропускные трубы
диаметром 0,5; 0,75; 1 м. Обязательно устройство водопропускной трубы перед
выемкой, труба устраивается с заглублением, а поэтому с низовой стороны от
выпускного оголовка устраивается поперечная канава с продольным уклоном
дна не менее 5 ‰ (таким же следует принимать продольный уклон трубы). Если
протяженность выемки менее 100 м можно не устраивать перед ее началом водопропускную трубу. Из низовых канав следует предусмотреть отвод воды поперечными канавами, расположенными под углом к дороге и имеющими продольный уклон дна не менее 5 ‰. Поперечные водоотводные канавы проектируются с таким продольным уклоном дна iК , который меньше уклона поверхности земли по линии канавы, что создает уменьшение глубины канавы по мере
удаления от земляного полотна и обеспечивает выход потока воды на поверхность земли в конце канавы.
30
31
Длина канавы LК (м) при уклоне местности вдоль ее направления i (доли
единицы) равна
h
(9.3)
LК = К 0 ,
i − iК
где hК 0 – глубина канавы у ее истока (м), принимается равной глубине боковой
канавы или заглублению водопропускной трубы.
Нагорные канавы следует устраивать при поперечном уклоне местности
(крутизне косогора) 1:50 и более. Между насыпью и нагорной канавой устраивается берма с поперечным уклоном поверхности в сторону канавы шириной не
менее 2 м. При выемках нагорные канавы располагаются после кавальеров, а
при их отсутствии – после банкетов.
Испарительные бассейны разрешается предусматривать в IV и V дорожно-климатических зонах. В качестве испарительных бассейнов допускается использовать местные понижения, выработанные карьеры и резервы глубиной не
более 0,4 м. На участках, где под испарительный бассейн используется резерв,
следует предусматривать насыпь с бермой.
На участках подходов к искусственным сооружениям, где уклоны местности более 50 ‰ утраивают быстротоки, которые собирают потоки воды из
боковых и нагорных канав, резервов и с большими скоростями течения отводят
воду к искусственным сооружениям. Параметры сооружений быстротоков (водосбросных канав или лотков, водобойных колодцев) определяют расчетами.
Определение размеров поперечного сечения водоотводных канав
При расчете боковых и нагорных канав устанавливаются необходимые
параметры поперечного сечения канавы, которые способны обеспечить пропуск
расчетного расхода воды QР (м3/с). Канава разбивается на участки длиной по
100 м и менее, и для каждого участка подбирают размеры поперечного сечения.
Так как водоотводные канавы эффективно работают только в летний и осенний
периоды, то расчетный расход принимают равным расходу ливневых вод QЛ с
площади водосбора рассматриваемого участка канавы и расхода воды QВ , притекающей к данному участку с выше расположенных участков канавы. Из выше изложенного следует, что для участка канавы
(9.4)
QР = QЛ + QВ .
Расчет начинают с участка, расположенного у истока канавы, и ведут последовательно по всем участкам к ее устью, для первого участка QВ1 = 0 , для
второго QВ 2 = QР1 , где QР1 – расчетный расход для первого участка, для i -го
участка QВi = QР(i −1) .
Параметры канавы обеспечивают пропуск расчетного расхода если пропускная способность канавы QК (м3/с) больше 95 % расчетного расхода, то есть
QК > 0,95QР . С целью исключения лишнего объема работ при строительстве
32
канавы пропускная способность должна соответствовать условию
0,95QР < QК < 1,05QР .
Так как площадь водосбора F (км2) участка канавы небольшая, то расход
ливневых вод QЛ (м3/с) можно определять по формуле полного стока
(9.5)
QЛ = 87,5αЧ α F ,
где αЧ – интенсивность ливня часовой продолжительности (мм/мин.), принимаемая по [2, с. 158, 159];
α – коэффициент потерь стока, принимаемый по [2, с. 162] в зависимости
от геологического строения местности и площади водосбора сооружения
F (км2).
Для определения пропускной способности канавы необходимо установить площадь живого сечения ω (м2) и скорость течения воды V (м/с)
ω = h ⎡⎣bК + 0,5h ( mК + nК ) ⎤⎦ ; V = G iК ; bК = η h ,
(9.6)
где h и bК – соответственно глубина потока воды в канаве и ширина канавы по
дну, м;
mК , nК – коэффициенты заложения откосов канавы с внутренней стороны
(со стороны земляного полотна) и с внешней (наружной) стороны соответственно;
G – скоростная характеристика, принимаемая по [2, с. 144, 145] в зависимости от гидравлического радиуса r и коэффициента шероховатости русла;
b
η – гидравлически наивыгоднейшее отношение К , равное 0,61 при
h
mК = 1,5 .
r=
ω
; p = bК + h
p
где p – смоченный периметр, м.
(
)
1 + mК2 + 1 + nК2 ,
(9.7)
(9.8)
QК = ωV .
Вычисленную по формуле (9.8) пропускную способность канавы сравнивают с расчетным расходом и в зависимости от того больше пропускная способность расчетного расхода или меньше соответственно уменьшают или увеличивают принятую глубину потока h и расчет по формулам (9.6), (9.7) и (9.8)
выполняют заново при новой глубине потока.
По полученным значениям QК при разных h строят график зависимости
QК = f ( h ) , по которому находят необходимую глубину потока, соответствующую требуемой пропускной способности, то есть при QК = QР . При выбранном
значении h заново производят расчет пропускной способности и вычисляют
Q
отношение К , которое должно находится в пределах 0,95…1,05.
QР
33
Глубина канавы hК (м) равна hК = h + 0,1 .
Параметры поперечного сечения грунтового (земляного) русла канавы
при укреплении стенок и дна составляют: глубина hК + δ ; ширина по дну
bК + δ
(
)
1 + mК2 + 1 + nК2 , где δ – толщина слоя укрепления дна и стенок кана-
вы, м.
Укрепление русел водоотводных канав
В зависимости от скорости течения V (м/с) выбирают тип укрепления
русла [2, с. 146]. Площадь укрепления FУК (м2) участка канавы длиной LК (м)
составляет
FУК = LК ⎡bК + hК 1 + mК2 + 1 + nК2 ⎤ .
(9.9)
⎢⎣
⎥⎦
Если параметры канавы переменные, то в формулу (9.9) надо подставить
средние значения этих параметров на рассматриваемом участке.
При значительных уклонах местности по направлению канавы (0,04 и более) во избежание высоких скоростей течения можно устраивать канавы ступенчатого профиля с перепадами, которые выполняются из камня, железобетонных элементов, древесины, плетней. Необходимое число перепадов n на
участке канавы длиной LК равно
L
L
(9.10)
n = К = К ( iК − iУ ) .
lУ
hУ
где lУ , hУ , iУ – соответственно длина (м), высота (м) и уклон (доли единицы)
ступени перепада (уступа).
Величина iУ принимается 0,02. При высоте уступа более 0,2 м участок
нижележащего уступа должен быть укреплен на длину l укр = 1,0…1,2 м щебнем
или другими каменными материалами.
Работы по устройству перепадов включают устройство стенок перепадов
и укрепление нижележащих уступов. Площадь ступени перепада FСП (м2) составляет
FСП = ( hУ + δ ) ⎡bК + δ 1 + mК2 + 1 + nК2 + 0,5 ( hУ + δ ) ( mК + nК ) ⎤ . (9.11)
⎣⎢
⎦⎥
2
Площадь укрепления русла нижележащего уступа FР (м ) равна
)
(
)
(
(
)
FУК = l укр ⎡bК + ( hУ + h ) 1 + mК2 + 1 + nК2 ⎤ ,
⎣⎢
⎦⎥
где h – дополнительная высота укрепления над ступенью перепада, м.
(9.12)
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. Разместить водоотвод на участке дороги ПК 0 – ПК 60. На участках насыпей
при 1 и 2 типах местности следует предусматривать боковые резервы, параметры которых определяются при расчете объемов земляных работ.
34
2. Запроектировать боковые и нагорные канавы, кюветы (если требуется их устройство) и заполнить соответствующие графы пояснительной сетки продольного профиля. Параметры поперечных сечений канав принять согласно
рекомендаций лабораторной работы № 7. Параметры нагорных и поперечных канав, быстротоков занести в табл. 9.1.
Таблица 9.1
Ведомость нагорных, поперечных канав и быстротоков.
Форма и разПикетажное
Положение
Тип
меры попереч- Продольный
положение
относительно
сооружения
ного сечения,
уклон дна,
дороги
укрепление,
‰
берма
3. Разместить водопропускные трубы и назначить их параметры.
4. Выполнить расчет поперечного сечения участка нагорной канавы и выбрать
тип укрепления по исходным данным табл. 9.2.
5. Оформить отчет. В выводах дать характеристику водоотвода дороги.
Исходные данные для расчета участка нагорной канавы
Уклон дна
Уклон
Длина
Площадь
канавы
Вариант
бассейна
бассейна,
водосбора,
2
км
км
1
2
3
4
5
1
0,042
0,32
0,029
0,005
2
0,045
0,30
0,027
0,007
3
0,048
0,28
0,024
0,009
4
0,052
0,24
0,020
0,010
5
0,056
0,22
0,018
0,012
6
0,065
0,32
0,027
0,014
7
0,072
0,32
0,029
0,016
8
0,086
0,30
0,024
0,018
9
0,040
0,28
0,024
0,020
10
0,043
0,24
0,021
0,024
11
0,065
0,22
0,018
0,028
12
0,081
0,32
0,026
0,030
13
0,090
0,30
0,022
0,032
14
0,065
0,28
0,021
0,035
15
0,076
0,24
0,020
0,005
16
0,086
0,22
0,016
0,007
17
0,052
0,32
0,024
0,009
18
0,046
0,30
0,022
0,010
Таблица 9.2
QВ ,
м3/с
6
0,22
0,20
0,24
0,26
0,28
0,32
0,35
0,38
0,35
0,32
0,15
0,10
0,14
0,28
0,29
0,30
0,24
0,17
35
1
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
2
0,055
0,060
0,082
0,071
0,048
0,062
0,064
0,052
0,054
0,058
0,082
0,110
0,082
0,044
0,049
0,05
0,043
0,062
0,055
0,044
0,065
0,06
0,054
0,057
0,052
0,086
0,093
0,063
0,043
0,051
0,046
0,072
0,063
0,04
0,056
0,043
0,076
0,037
0,046
0,038
3
0,28
0,24
0,22
0,35
0,33
0,26
0,24
0,22
0,28
0,18
0,16
0,38
0,26
0,35
0,39
0,26
0,21
0,26
0,37
0,31
0,24
0,29
0,28
0,25
0,22
0,19
0,32
0,24
0,25
0,22
0,28
0,15
0,35
0,28
0,24
0,29
0,18
0,23
0,26
0,34
4
0,018
0,014
0,012
0,031
0,025
0,020
0,016
0,014
0,020
0,010
0,010
0,030
0,018
0,027
0,024
0,014
0,018
0,013
0,033
0,022
0,022
0,012
0,011
0,022
0,017
0,012
0,032
0,019
0,013
0,026
0,014
0,018
0,022
0,024
0,02
0,018
0,012
0,028
0,024
0,021
Продолжение табл. 9.2
5
6
0,012
0,16
0,014
0,15
0,016
0,24
0,018
0,21
0,020
0,28
0,024
0,23
0,028
0,27
0,030
0,25
0,032
0,23
0,035
0,20
0,008
0,40
0,014
0,34
0,005
0,36
0,008
0,21
0,012
0,19
0,016
0,18
0,012
0,16
0,019
0,28
0,016
0,26
0,025
0,25
0,028
0,23
0,024
0,23
0,037
0,22
0,036
0,28
0,039
0,28
0,019
0,44
0,012
0,31
0,026
0,16
0,031
0,12
0,027
0,21
0,016
0,08
0,015
0,14
0,022
0,23
0,035
0,05
0,025
0,25
0,011
0,07
0,019
0,11
0,016
0,22
0,012
0,23
0,005
0,24
36
1
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
00
2
0,044
0,055
0,058
0,052
0,075
0,066
0,036
0,046
0,051
0,072
0,035
0,063
0,055
0,042
0,065
0,062
0,038
0,049
0,054
0,079
0,045
0,056
0,054
0,073
0,058
0,042
0,067
0,057
0,045
0,038
0,062
0,092
0,047
0,054
0,048
0,055
0,063
0,068
0,074
0,085
0,092
0,038
3
0,23
0,27
0,14
0,24
0,22
0,24
0,13
0,23
0,26
0,12
0,27
0,16
0,11
0,26
0,13
0,21
0,15
0,25
0,22
0,16
0,22
0,18
0,15
0,33
0,23
0,21
0,27
0,15
0,22
0,24
0,12
0,34
0,24
0,32
0,25
0,24
0,27
0,16
0,19
0,25
0,2
0,12
4
0,027
0,022
0,015
0,026
0,023
0,028
0,027
0,032
0,015
0,019
0,036
0,022
0,018
0,022
0,02
0,023
0,022
0,034
0,012
0,021
0,032
0,024
0,018
0,035
0,029
0,016
0,019
0,016
0,024
0,013
0,017
0,014
0,022
0,023
0,029
0,026
0,023
0,014
0,019
0,034
0,018
0,016
Окончание табл. 9.2
5
6
0,015
0,26
0,013
0,29
0,01
0,22
0,018
0,11
0,026
0,32
0,019
0,16
0,015
0,26
0,026
0,03
0,013
0,05
0,015
0,09
0,012
0,26
0,014
0,15
0,012
0,12
0,017
0,13
0,022
0,13
0,015
0,12
0,018
0,23
0,023
0,02
0,01
0,09
0,013
0,12
0,018
0,24
0,012
0,19
0,012
0,23
0,014
0,13
0,022
0,22
0,017
0,28
0,022
0,23
0,013
0,21
0,022
0,26
0,032
0,12
0,005
0,32
0,018
0,02
0,014
0,04
0,009
0,25
0,014
0,12
0,018
0,29
0,023
0,08
0,032
0,12
0,035
0,18
0,04
0,22
0,023
0,24
0,027
0,06
37
Лабораторная работа № 10
ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО
СОСТАВА НА ДОРОЖНУЮ КОНСТРУКЦИЮ.
УСТАНОВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Цель работы: получить навыки выбора конструкции нежесткой дорожной одежды, научиться определять параметры воздействия подвижного состава
на дорожную конструкцию, расчетные характеристики грунтов рабочего слоя
земляного полотна.
Оборудование: микрокалькулятор.
Определение параметров воздействия подвижного состава
на дорожную конструкцию
В качестве расчетной схемы нагружения дорожной конструкции колесом
автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий
равномерно распределенную нагрузку (удельное давление) величиной р. Значение расчетного удельного давления колеса на покрытие р и расчетного диаметра D, приведенного к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия, назначают с учетом параметров расчетного автомобиля. В качестве последнего используют наиболее тяжелые автомобили, доля которых в составе
движения составляет не менее 10% (с учетом перспективы изменения к концу
межремонтного срока). Значения D и р приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Группа
расчетной
нагрузки
Параметры расчетной нагрузки
Нормативная статическая нагрузка, кН
Расчетные параметры
нагрузки
на ось на поверхность покрытия от коp, МПа
D, см
леса расчетного автомобиля Q р
А1
100
50
0,60
37/33
А2
110
55
0,60
39/34
А3
130
65
0,60
42/37
Примечание. Значения D в числителе для движущегося автомобиля, в знаменателе – для неподвижного.
При проектировании дорожных одежд за расчетные принимают нагрузки,
соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля. Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, то за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному
автомобилю группы А1.
38
Учет характера действующей нагрузки (кратковременное многократное
нагружение, статическое нагружение) осуществляется через принятие соответствующих расчетных значений расчетных характеристик конструктивных слоев, а также через коэффициент динамичности при назначении величины нагрузки. В зависимости от вида расчета конструкции используют различные характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижной нагрузки: N – перспективную (на конец срока службы дороги) среднегодовую или
среднесезонную суточную интенсивность движения, авт./сут.; NР – приведенное
к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы дороги) число
проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля,
в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки); Nсум – суммарное расчетное число приложения приведенной
расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности дорожной конструкции
за расчетный срок службы дорожной одежды (до капитального ремонта).
На ведомственных дорогах транспортный поток состоит в основном из
однотипных транспортных средств, и четко выделяются направления: движения транспортных средств с грузом и движения транспортных средств без груза, а поэтому
(10.1)
N = NГ + NП ,
где N Г – среднегодовая или среднесезонная суточная интенсивность движения
транспортных средств с грузом в последний год перспективного периода,
авт./сут.;
N П – среднегодовая или среднесезонная суточная интенсивность движения транспортных средств без груза в последний год перспективного периода, авт./сут.
Очевидно, что N Г = N П .
α QГ
,
(10.2)
NГ = NП =
AР kиспQП
где α – коэффициент, учитывающий неравномерность движения;
QГ – объем вывозки древесины по дороге в последний год (сезон) перспективного периода, м3;
AР – количество рабочих дней в последний год (сезон) перспективного периода, дн.;
kисп – коэффициент использования полезной нагрузки;
QП – полезная нагрузка на автопоезд, м3.
Для ведомственных дорог с однотипным составом движения NР определяется следующим образом:
а) для однополосных дорог N Р = N Г Sсум Г + N П Sсум П , где Sсум Г , Sсум П – соответственно суммарные коэффициенты приведения воздействия на дорожную
одежду груженого и порожнего транспортного средства;
б) для двухполосных дорог с равнопрочными полосами движения
N Р = N Г Sсум Г ;
39
в) для двухполосных дорог с разнопрочными полосами движения: для
полосы грузового направления N Р = N Г Sсум Г + 0,25 N П Sсум П , для полосы порожнего направления N Р = 0,8 N П Sсум П .
Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки Nсум к точке
на поверхности конструкции за срок службы дорожной одежды определяют по
формуле
N сум = 0,7kN Р KСTР kп q −19 ,
(10.3)
где k – коэффициент, учитывающий дополнительное нагружение дорожной
одежды;
K С – коэффициент суммирования, принимаемый по табл. 10.2 в зависимости от срока службы дорожной одежды Tсл и показателя изменения интенсивности движения по годам q ;
TР – расчетное число дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости дорожной конструкции;
kп – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного
движения от среднего ожидаемого, принимаемый по табл. 10.3.
Таблица 10.2
Значения коэффициентов суммирования K С
Показатель изменения
Значение K С при сроке службы
интенсивности движения
дорожной одежды (лет)
по годам q
8
10
15
20
0,9
5,7
6,5
7,9
8,8
0,92
6,1
7,1
8,9
10,1
0,94
6,5
7,7
10,0
11,8
0,96
7,0
8,4
11,4
13,9
0,98
7,5
9,1
13,1
16,6
1,0
8,0
10,0
15,0
20,0
1,02
8,6
10,9
17,2
24,9
1,04
9,2
12,0
20,0
29,8
1,06
9,9
13,2
23,2
36,0
1,08
10,6
14,5
27,2
45,8
1,10
11,4
15,9
31,7
67,3
Формула (10.3) применяется для расчета N сум в случае нового строительства или реконструкции дороги, когда N Р установлена на последний год перспективного периода эксплуатации дороги, принимаемого равным 20 лет. Если
N сум определяется для периода после капитального ремонта дорожной одежды,
то в формуле (10.3) показатель q принимается в степени Tсл − 19 , то есть qTсл −19 ,
где Tсл – срок службы дорожной одежды до рассматриваемого капитального
ремонта, лет.
40
При установлении значения TР для ведомственных дорог необходимо
учитывать режим работы транспорта
TР/ aРН
TР =
− aП − aН − AЗ ,
(10.4)
7
где TР/ – расчетное число дней в году, определяемое по [2, с. 199];
a РН – продолжительность рабочей недели, дн.;
a П – количество праздничных дней в расчетный период, дн.;
aН – количество дней в расчетный период неблагоприятных по погодным
условиям, дн.;
AЗ – количество рабочих дней в году остановки работы транспорта в периоды весенней и осенней распутиц, дн.
Таблица 10.3
Значения kп для дорог разных категорий
Тип дорожной
одежды
Капитальный
Облегченный
Переходный
Коэффициент kп для дорог категории
I-а, I-б
1,49
–
–
II, I-в
1,49
1,47
–
III, II-в
1,38
1,32
1,19
IV, III-в
1,31
1,26
1,16
V, IV-в
–
1,06
1,04
Установление расчетных характеристик грунтов
рабочего слоя земляного полотна
Расчетные характеристики грунта рабочего слоя земляного полотна назначаются в зависимости от его расчетной влажности WР и суммарного приложения расчетной нагрузки N сум по [2, с. 201, 202].
Расчетную влажность дисперсного грунта WР в долях от влажности на
границе текучести WТ определяют по формуле
WР = (Wтаб + ΔW1 − ΔW2 ) (1 + 0,1t ) − ΔW3 ,
(10.5)
где Wтаб – среднее многолетнее значение относительной (доли от границы текучести WТ ) влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП
2.05.02-85* по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с
усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.) и при суммарной толщине одежды
до 0,75 м в зависимости от дорожно-климатических зоны и подзоны, схемы
увлажнения рабочего слоя земляного полотна [2, с. 206, 207] и типа грунта,
принимается по табл. 10.4;
ΔW1 – поправка на особенности рельефа территории, принимаемая по табл.
10.5;
41
ΔW2 – поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин,
принимаемая по табл. 10.6;
t – коэффициент нормированного отклонения влажности грунта, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности дорожной конструкции K Н по табл. 10.7;
ΔW3 – поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды Z , принимаемая по графикам [2, с. 208].
Таблица 10.4
Среднее многолетнее значение относительной
(доли от границы текучести) влажности грунта в наиболее неблагоприятный
(весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего
нормам СНиП 2.05.02-85* по возвышению над источниками увлажнения
Среднее значение влажности Wтаб
(доли от границы текучести)
ДорожноСхема
Суглинки:
Супеси:
климатиче- увлажнения
легкий,
пылеватая,
ская зона,
рабочего
Супесь
Песок
тяжелый,
тяжелая
подзона
слоя
легкая
пылеватый тяжелый пылеватая.
пылеватый. Суглинок
Глины
легкий
пылеватый
1
0,53
0,57
0,62
0,65
I1
2
0,55
0,59
0,65
0,67
3
0,57
0,62
0,67
0,70
1
0,57
0,57
0,62
0,65
I2
2
0,59
0,62
0,67
0,70
3
0,62
0,65
0,70
0,75
1
0,60
0,62
0,65
0,70
I3
2
0,62
0,65
0,70
0,75
3
0,65
0,70
0,75
0,80
1
0,60
0,62
0,65
0,70
II1
2
0,63
0,65
0,68
0,73
3
0,65
0,67
0,70
0,75
1
0,57
0,59
0,62
0,67
II2
2
0,60
0,62
0,65
0,70
3
0,62
0,64
0,67
0,72
1
0,63
0,65
0,68
0,73
II3
2
0,66
0,68
0,71
0,76
3
0,68
0,70
0,73
0,78
1
0,60
0,62
0,65
0,70
II4
2
0,63
0,65
0,68
0,73
3
0,65
0,67
0,70
0,75
42
Окончание табл. 10.4
Среднее значение влажности Wтаб
(доли от границы текучести)
Суглинки:
Супеси:
ДорожноСхема
легкий,
пылеватая,
климатиче- увлажнения
Супесь
Песок
тяжелый,
тяжелая
ская зона,
рабочего
легкая
пылеватый тяжелый пылеватая.
подзона
слоя
пылеватый. Суглинок
Глины
легкий
пылеватый
1
0,65
0,67
0,70
0,75
II5
2
0,68
0,70
0,73
0,78
3
0,70
0,72
0,75
0,80
1
0,62
0,64
0,67
0,72
II6
2
0,65
0,67
0,70
0,75
3
0,67
0,69
0,72
0,77
III1
1
0,55
0,57
0,60
0,63
2, 3
0,59
0,61
0,63
0,67
III2
1
0,58
0,60
0,63
0,66
2, 3
0,62
0,64
0,66
0,70
III3
1
0,55
0,57
0,60
0,63
2, 3
0,59
0,61
0,63
0,67
IV
1
0,53
0,55
0,57
0,60
2, 3
0,57
0,58
0,60
0,64
V
1
0,52
0,53
0.54
0,57
2, 3
0,55
0,56
0,57
0,60
Примечание. Указанными значениями Wтаб можно пользоваться только при
обеспечении возвышения земляного полотна в соответствии со
СНиП 2.05.02-85*, для участков, где оно не обеспечивается (например, в нулевых местах и в выемках с близким залеганием
грунтовых вод) Wтаб назначается по данным прогнозов, но не менее чем на 0,03 выше табличных значений.
Значения поправки ΔW1
Тип местности по рельефу
Равнинные районы
Предгорные районы
(до 1000 м выше уровня моря)
Горные районы
(более 1000 м выше уровня моря)
Таблица 10.5
Поправка ΔW1
0
0,03
0,05
43
Таблица 10.6
Значения поправки ΔW2
Конструктивная особенность
Поправка ΔW2 для ДКЗ
II
III
IV
V
Основание дорожной одежды,
включая слои на границе раздела
с земляным полотном:
из укрепленных материалов,
крупнообломочного грунта и песка
0,04
0,04
0,03
0,03
супеси
0,05
0,05
0,05
0,04
пылеватых песков и супесей, суг0,08
0,08
0,06
0,05
линка, зологрунта
Укрепление обочин (не менее 2/3
их ширины):
асфальтобетоном
0,05
0,04
0,03
0,02
щебнем, гравием
0,02
0,02
0,02
0,02
Дренаж с продольными трубчатыми дренами
0,05
0,03
–
–
Устройство гидроизолирующих
прослоек из полимерных материалов
0,05
0,05
0,03
0,03
Устройство теплоизолирующего
Снижение расчетной влажности до
слоя, предотвращающего промер- полной влагоемкости при требуемом козание
эффициенте уплотнения грунта
Грунт в активной зоне земляного
Снижение расчетной влажности до
полотна в «обойме»
оптимальной
Грунт, уплотненный до коэффициента уплотнения 1,03…1,05 в
слое 0,3…0,5 м от низа дорожной
одежды, расположенном ниже
границы промерзания
–
0,03…0,05
Примечание. Поправки ΔW2 по пунктам № 1 и 2 следует принимать только при
1-й схеме увлажнения рабочего слоя, а по № 5 – при 2-й и 3-й.
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. Используя индивидуальное задание разработать конструкцию дорожной одежды. Толщину слоев за исключением последнего слоя основания и дополнительного слоя принять в соответствии с требования [2, с. 213]. Результаты
представить в табл. 10.8.
2. В табл. 10.9 представить параметры принятой конструкции дорожной одежды. Дорожная одежда принимается: капитального типа при двухслойных асфальтобетонных покрытиях; облегченного типа для покрытий из асфальтобетона, черного щебня и черного гравия, а для покрытий из щебня и гравия,
44
пропитанных битумом, щебня – переходного типа. Группу расчетной нагрузки принять А1. Срок службы дорожной одежды принять в соответствии
со СНиП 2.05.07-91*: капитального типа – 20 лет; облегченного типа –
10 лет; переходного типа – 6 лет. Параметры автопоездов принимаются по
табл. 10.10 и 10.11, α =1,1; kисп =0,95. Дорожная одежда принимается равнопрочной по всей ширине проезжей части и укрепительных (краевых) полос.
Принять: k = 1,1 ; q = 1 ; aП = 3 дн.; aН = 2 дн.
Таблица 10.7
Коэффициенты нормированного отклонения t влажности грунта
и прочности асфальтобетонных слоев
Заданный уровень
Коэффициент
Категория дороги
нормированного
надежности K Н
отклонения t
I-а, I-б
0,98
2,19
0,95
1,71
II, III, I-в
0,95
1,71
0,90
1,32
IV, II-в
0,90
1,32
0,85
1,06
V, III-в
0,85
1,06
0,80
0,84
IV-в
0,80
0,84
0,70
0,52
Примечание. Уровень надежности дорожной конструкции назначается в зависимости от категории дороги по данной таблице, с учетом типа
дорожной одежды и рекомендаций преподавателя.
Конструкция дорожной одежды
Конструктивный
элемент дорожной
одежды
Материал слоя
Таблица 10.8
Толщина слоя, см
3. Установить характеристики грунта рабочего слоя земляного полотна для запроектированного участка дороги протяженностью 6 км. Для этого значение
Nсум представить в формате a ⋅ 10b , где a – число в интервале от 1 до 10, устанавливаемое с точностью до 0,1; b – целое число в интервале от 3 до 5.
Например, Nсум =389685 можно привести к формату Nсум = 3,9 ⋅ 105 . Результаты представить в табл. 10.12.
4. Оформить отчет. В выводах показать особенности принятой конструкции дорожной одежды.
45
Таблица 10.9
Параметры принятой конструкции дорожной одежды
Параметр
Единица
Значение
измерения параметра
Тип дорожной одежды
–
Расчетный срок службы
лет
Тип поперечного профиля
–
Группа расчетной нагрузки
–
Величина расчетной динамической нагрузки на кокН
лесо Qдр
МПа
Давление от колеса на покрытие p
Диаметр круга равновеликого следу колеса движусм
щегося автомобиля D
Перспективная (на конец срока службы дороги)
среднегодовая суточная интенсивность движения N
авт./сут.
Приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное
(на конец срока службы дороги) число проездов всех
колес, расположенных по одному борту расчетного
автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки) NР
–
Суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности дорожной конструкции за расчетный срок
службы дорожной одежды (до капитального ремон–
та) Nсум
–
Заданный уровень надежности K Н
Коэффициент нормированного отклонения t
–
Укрепление центральной полосы обочины:
материал слоя
–
толщина слоя
см
ширина укрепления
м
46
47
Лабораторная работа № 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ.
ПРОВЕРКА ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ
НА ПРОЧНОСТЬ И МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ
Цель работы: Научиться устанавливать требуемую толщину дорожной
одежды и выполнять проверку дорожной конструкции на сдвигоустойчивость в
грунте земляного полотна и малосвязанных слоях, сопротивление монолитных
слоев растяжению и морозоустойчивость.
Оборудование: микрокалькулятор.
Определение толщины дорожной одежды по критерию упругого прогиба
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям
прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии
E
l
K П ≤ доп = общ ,
(11.1)
l
Eтр
где K П – коэффициент прочности дорожной конструкции (по критерию упругого прогиба) принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности по табл. 11.1;
lдоп , l – соответственно допускаемый и общий расчетный прогибы дорожной конструкции под расчетной нагрузкой, мм;
Eобщ , Eтр – соответственно общий расчетный и минимальный требуемый
общий модули упругости дорожной конструкции, МПа.
Из формулы (11.1) можно найти общий модуль упругости дорожной конструкции Eобщ при заданном коэффициенте прочности K П
Еобщ = K П Eтр .
(11.2)
Величину минимального требуемого общего модуля упругости дорожной
конструкции Eтр (МПа) вычисляют при Nсум > 4 ⋅ 104 по эмпирической формуле
(11.3)
Етр = 98,65 ( lg N сум − c ) ,
где c – эмпирический параметр, для расчетной нагрузки на ось 100 кН c =3,55;
110 кН c = 3,25.
Зная значения общего модуля упругости дорожной конструкции Eобщ и
модуля упругости грунта Eгр , толщину дополнительного слоя hд и модуль упругости его материала, модули упругости материалов конструктивных слоев
покрытия и основания, принимаемые по табл. 11.2 для асфальтобетонов при
расчетной температуре 10 0C (кратковременная нагрузка) и табл. 11.3 для прочих материалов, производят расчет нежесткой дорожной одежды по критерию
упругого прогиба с целью определения толщины нижнего наиболее дешевого
слоя основания.
48
Таблица 11.1
Требуемые минимальные коэффициенты прочности при заданных уровнях
надежности для расчета дорожных одежд по различным критериям прочности
Требуемый коэффициент
Тип
Категория Предельный Заданная прочности по критериям
дорожной
дороги коэффициент надежность упругого
сдвига и
одежды
разрушения
прогиба
растяжения
при изгибе
КапитальШ, I-в
0,10
0,95
1,17
1,00
ный
Ш, I-в
0,10
0,90
1,10
0,94
IV
0,10
0,95
1,17
1,00
IV, II-в
0,10
0,90
1,10
0,94
IV, II-в
0,10
0,85
1,06
0,90
IV, II-в
0,10
0,80
1,02
0,87
ОблегченШ
0,15
0,98
1,29
1,10
ный
Ш, I-в
0,15
0,95
1,17
1,00
Ш, I-в
0,15
0,90
1,10
0,94
IV
0,15
0,95
1,17
1,00
IV, II-в
0,15
0,90
1,10
0,94
IV, II-в
0,15
0,85
1,06
0,90
III-в
0,15
0,85
1,06
0,90
IV, III-в
0,15
0,80
1,02
0,87
V
0,15
0,95
1,13
1,00
V
0,15
0,90
1,06
0,94
V
0,15
0,80
0,98
0,87
V
0,15
0,70
0,90
0,80
Переходный
IV
0,40
0,95
1,17
1,00
IV
0,40
0,90
1,10
0,94
IV, III-в
0,40
0,85
1,06
0,90
IV, III-в
0,40
0,80
1,02
0,87
V
0,40
0,95
1,13
1,00
V
0,40
0,90
1,06
0,94
V, IV-в
0,40
0,80
0,98
0,87
V, IV-в
0,40
0,70
0,90
0,80
Примечание. Дорожные одежды переходного типа по критерию растяжения
при изгибе не рассчитывают.
Расчет дорожной одежды производят послойно, при этом приводят конструкцию к двухслойной системе. Если дорожная одежда включает n слоев, то
( n + 1) -й слой – рабочий слой земляного полотна. Принципиальная расчетная
схема дорожной одежды, состоящей из n конструктивных слоев приведена на
рис. 11.1а, где Eобщi – общий (эквивалентный) модуль упругости на поверхности i -го слоя, МПа; Ei – модуль упругости материала i -го слоя, МПа; hi –
толщина i -го слоя, м.
49
50
Для выполнения расчета необходимо составить расчетную схему дорожной конструкции, пример такой схемы для дорожной одежды капитального типа, состоящей из пяти конструктивных слоев: два слоя покрытия, два слоя основания и дополнительный слой, показан на рис. 11.1б.
Расчет дорожной конструкции по критерию упругого прогиба удобно
производить с использованием номограммы, показанной на рис. 11.2. Эта ноEобщi
мограмма связывает между собой три параметра:
– цифры на кривых;
Ei
Eобщ( i +1)
h
– ось ординат; i – ось абсцисс ( D – диаметр круга равновеликого отEi
D
печатку следа колеса, см).
Рассмотрим пример, показанный на рис. 11.1б. Необходимо найти толщину слоя щебня h4 , ее можно найти, пользуясь номограммой рис. 11.2 при
i=4, но для этого надо знать Eобщ 4 и Eобщ5 . Eобщ 5 определим, рассматривая пятый
Eобщ 6
34
h 30
= 0,26 и 5 =
= 0,81 ( D =37
E5
130
D 37
см для движущегося колеса с расчетной нагрузкой группы А1).
Из точки с координатой 0,81 оси абсцисс восстановим перпендикуляр и
из точки с координатой 0,26 оси ординат так же восстановим перпендикуляр
(рис. 11.2), два перпендикуляра пересекутся в точке, через которую проходит
Eобщ5
= 0,51 ,
кривая
со
значением
0,51
то
есть
тогда
E5
Eобщ 5 = 0,51E5 = 0,51 ⋅ 130 = 66,3 МПа. Eобщ 4 определим последовательно расслой, то есть i=5, найдем отношения
Eобщ1
=
315
4
h
= 0,10 , 1 =
= 0,11 , из точки с координатой
E1
3200
D 37
0,11 на оси абсцисс восстановим перпендикуляр до кривой со значением 0,10 и
из точки пересечения данного перпендикуляра с кривой 0,1 опускаем перпенEобщ 2
дикуляр
к
оси
ординат
и
найдем
тогда
= 0,08 ,
E1
Eобщ 2 = 0,08 E1 = 0,08 ⋅ 3200 = 256 МПа; аналогично выполним расчет для второсмотрев слои 1, 2, 3:
го
и
третьего
слоев:
=
Eобщ 2
E2
Eобщ 3 = 0,13E2 = 0,13 ⋅ 1400 = 182
Eобщ 4
E3
Eобщ 3
256
h2 6
= 0,18 ,
=
= 0,16 ,
= 0,13 ,
1400
D 37
E2
Eобщ3 182
h3 8
=
= 0,2 ,
МПа;
=
= 0, 22 ,
E3
900
D 37
=
= 0,15 , Eобщ 4 = 0,15 E3 = 0,15 ⋅ 900 = 135 МПа.
51
52
53
Для определения толщины 4-го слоя найдем отношения:
Eобщ 5
Eобщ 4
E4
=
135
= 0,3
450
66,3
= 0,15 , из точки с координатой 0,15 на оси ординат восстанавли450
E4
ваем перпендикуляр к кривой со значением 0,3 и из точки пересечения данного
перпендикуляра с кривой опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим
h4
= 0,55 , тогда h4 = 0,55 D = 0,55 ⋅ 37 = 20, 4 см, округляем значение h4 до 21
D
см.
и
=
Таблица 11.3
Расчетные модули упругости дорожно-строительных материалов
Расчетное значение
модуля упругости Е ,
Материал
МПа
Черный щебень, уложенный по способу заклинки
600…900
Слой щебня, уложенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией
400…600
Слои щебня, укрепленного цементом
550…650
Черный гравий
400…550
Слой гравия, уложенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией
300…350
Щебень фракционированный
350…450
Щебень малопрочный
250…300
Гравий (крупная смесь)
250
Гравий (мелкая смесь)
150
Песчано-гравийная смесь
180
Песок крупный
130
Песок средней крупности
120
Проверка сдвигоустойчивости подстилающего грунта и
малосвязных конструктивных слоев
Дорожную одежду проектируют с таким расчетом, чтобы под действием
кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые
остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в
конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие
Т
(11.4)
K П ≤ пр ,
T
где K П – коэффициент прочности дорожной конструкции (по критериям сдвига
и растяжения при изгибе) принимаемый в зависимости от требуемого
уровня надежности по табл. 11.1);
54
Т – активное расчетное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной)
точке конструкции от действующей временной нагрузки, МПа;
Т пр – предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа.
При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.
При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвигоустойчивости
грунта земляного полотна в качестве нижнего полубесконечного слоя модели
принимают грунт (с его характеристиками, установленными в ЛР № 10), а в качестве верхнего – всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя hВ (см) принимают равной сумме толщин слоев дорожной одежды
n
hВ = ∑ hi .
(11.5)
i =1
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле
1 n
Еср = ∑ Ei hi .
(11.6)
hВ i =1
При расчете по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания
нижнему слою двухслойной модели условно присваивают расчетные значения
характеристик песчаного слоя, принимаемые по [2, с. 222], а модуль упругости
EН принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя Eобщ n ;
толщину верхнего слоя hВ модели принимают равной общей толщине слоев,
лежащих над песчаным, а модуль упругости Еср вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев
n −1
1 n−1
hВ = ∑ hi ; Еср = ∑ Ei hi .
(11.7)
hВ i =1
i =1
При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения
модулей упругости асфальтобетонов принимают по табл. 11.2 соответствующие
температурам, указанным в табл. 11.4.
Таблица 11.4
Расчетные температуры для асфальтобетонов
ДКЗ
I, II
III
IV
0
Расчетная температура, С
20
30
40
V
50
Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига
Т вычисляют по формуле
Т = τр ,
(11.8)
55
где τ – активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм представленных на рис. 11.3 и 11.4 (ось абсцисс – нижняя шкала);
р – расчетное давление колеса на покрытие (МПа).
Для определения значения τ по номограммам рис. 11.3 и 11.4 необходимо найти следующие соотношения:
h
для проверки сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна: В (ось
D
Eср
абсцисс – верхняя шкала);
(кривые), где hВ и Eср определяются по формуEН
лам (11.5), (11.6), EН = Eгр ;
для проверки сдвигоустойчивости в песчаном слое:
верхняя шкала);
Eср
EН
hВ
(ось абсцисс –
D
(кривые), где hВ и Eср определяются по формулам (11.7),
EН = Eобщn .
Последовательность действий при установлении значения τ по номограммам рисунков 11.3 и 11.4 следующая: от оси абсцисс (верхняя шкала) из
h
точки с координатой В откладывается перпендикуляр вверх до кривой со знаD
Eср
, из точки пересечения этого перпендикуляра и кривой проводится
чением
EН
горизонтальная линия вправо или влево до луча со значением ϕ и из точки пересечения горизонтальной линии с лучом опускается перпендикуляр к оси абсцисс до нижней шкалы, с которой снимается значение τ .
Активное предельное напряжение сдвига Т пр в грунте рабочего слоя (или
в песчаном материале дополнительного слоя) определяют по формуле
Т пр = kд (C + 0,1γ ср hВtg ϕcm ) ,
(11.9)
где C – сцепление в грунте земляного полотна или песчаном слое, принимаемое с учетом повторности воздействия нагрузки, МПа;
γ ср – средневзвешенная удельная масса конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя (кг/см3), которую можно принять равной
0,002 кг/см3 для дорожных одежд капитального и облегченного типов и
0,0019 кг/см3 – переходного;
ϕcm – расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя
при статическом действии нагрузки ( N сум = 1 ), град.;
kд – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на
границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.
56
57
58
При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе «несущее основание – песчаный слой (или
песчаный грунт)» разделяющей геотекстильной прослойки kд следует принимать равным: 4,5 – для песка крупного; 4,0 – средней крупности; 3,0 – мелкого;
kд =2 – при устройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных
материалов и без разделительной прослойки; kд =1 – для подстилающего дорожную одежду глинистого грунта земляного полотна.
Если условие, выражаемое формулой (11.4) не выполняется, то следует
усилить дорожную одежду, увеличив толщину слоев основания или приняв более прочные материалы или введением дополнительного слоя.
Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость
В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных конструкций реализацией следующих мероприятий: использование непучинистых или слабопучинистых грунтов (см. [2, с. 102] и табл. 11.5)
для сооружения верхней части земляного полотна, находящейся в зоне промерзания; осушение рабочего слоя земляного полотна, в том числе устройство дренажа для увеличения расстояния от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, гидроизолирующих или капилляропрерывающих прослоек для перехода от 2-й или 3-й схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна к 1-й;
использование для морозозащитного слоя непучинистых минеральных материалов, в том числе укрепленных малыми дозами минеральных или органических вяжущих; укладка теплоизолирующих слоев, снижающих глубину промерзания грунта под дорожной одеждой или полностью исключающих его;
устройство основания дорожной одежды из монолитных материалов: тощего
бетона или других зернистых материалов, обработанных минеральным или органическим вяжущим.
Таблица 11.5
Группы грунтов по степени пучинистости согласно СНиП 2.05.02-85*
Грунт
Группа
Песок гравелистый, крупный и средней крупности, содержащий до
2 % частиц меньше 0,05 мм
I
Песок гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, содержащий до 15 % частиц мельче 0,05 мм, супесь легкая крупная
II
Супесь легкая, суглинок легкий и тяжелый, глины
III
Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый пылеватый
IV
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый
V
Примечание. Для песков с содержанием более 15 % частиц мельче 0,05 мм
группу пучинистости ориентировочно можно принимать как
для песка пылеватого.
59
Дорожную конструкцию можно считать морозоустойчивой при выполнении условия
lпуч ≤ lдоп ,
(11.10)
где lпуч – расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна, см;
lдоп – допускаемое для данной конструкции дорожной одежды пучение
грунта (см), принимаемое по табл. 11.6.
Расчет на морозоустойчивость необходимо выполнять для характерных
участков или групп характерных участков дороги, сходных по грунтовым и
гидрологическим условиям, имеющим одну и ту же конструкцию дорожной
одежды и одинаковую схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна.
При предварительной проверке на морозоустойчивость величину возможного
морозного пучения определяют по формуле
lпуч = lпуч ср KУГВ K упл K гр K нагр K вл ,
(11.11)
где lпуч ср – величина морозного пучения при осредненных условиях (см), определяемая по графикам [2, с. 255] в зависимости от толщины дорожной
одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости и глубины промерзания Z пр при Z пр ≤ 200 см, а при
Z пр > 200 см lпуч ср рассчитывают по формуле (11.13);
KУГВ – коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины H УГВ залегания грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод, принимаемый по графикам [2, с. 255]; при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка KУГВ = 0,53; для песка и супеси легкой и крупной KУГВ = 0,43;
K упл – коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего
слоя, принимается по табл. 11.7;
K гр – коэффициент, учитывающий влияние зернового состава грунта основания насыпи или выемки, принимается по табл. 11.8;
K нагр – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий
от глубины промерзания, определяемый по графикам [2, с. 256];
K вл – коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта и принимаемый по табл. 11.9.
Если данные натурных наблюдений отсутствуют, то глубину промерзания дорожной конструкции Z пр можно определять по формуле
Z пр = 1,38Z пр ср ,
(11.12)
где Z пр ср – средняя глубина промерзания для данного района, см.
(
)
/
lпуч ср = lпуч
ср a + 0,01b ⎡
⎣ Z пр − c ⎤⎦ ,
(11.13)
60
/
где lпуч
ср – величина морозного пучения при Z пр = 200 см [2, с. 255], см;
a, b, c – коэффициенты, принимаемые равными: при 200 < Z пр ≤ 250 см
a = 1,0; b = 0,16; c = 200 и при 250 < Z пр ≤ 300 см a = 1,08; b = 0,08;
c = 250 .
Таблица 11.6
Допускаемые значения морозного пучения lдоп
Тип дорожной
Материал
Допустимая величина
одежды
покрытия
морозного пучения lдоп , см
Капитальный
Асфальтобетонное
4
Капитальный
Цементобетонное
4
Облегченный
Асфальтобетонное
6
Облегченный
Чернощебеночное
6
Переходный
–
10
Примечание. В восточных районах II и III ДКЗ значения lдоп следует увеличивать на 20…40 % (большие значения для дорожных одежд облегченного и переходного типов).
Таблица 11.7
Коэффициент
уплотнения грунта
рабочего слоя
1,03…1,00
1,01…0,98
0,97…0,95
0,94…0,90
Менее 0,90
Значения коэффициента K упл
Значение K упл для грунтов
песок, кроме пылеватого,
песок пылеватый, супесь
легкая и пылеватая,
супесь легкая крупная
суглинок, глина
0,8
1,0
1,0
1,0
1,2
1,1
1,3
1,2
1,5
1,3
Таблица 11.8
Значения коэффициента K гр
Грунт
Пески
Супеси
Суглинки
Глины
K гр
1,0
1,1
1,3
1,5
Таблица 11.9
Значения коэффициента K вл
Расчетная влажность грунта
0,6 и менее
0,7
1,0
1,1
K вл
0,8
1,2
0,9
1,3
61
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. Используя результаты ЛР № 10 установить толщину дополнительного слоя
для всех участков, выделенных в табл. 10.12. Для участка с наибольшим модулем упругости грунта принять толщину дополнительного слоя hn в соответствии с табл. 11.10.
Таблица 11.10
Минимальная толщина дополнительного слоя
Толщина дополнительного слоя, см
Материал
во II ДКЗ
в III ДКЗ
дополнительного слоя
для дорог категорий
для дорог категорий
II-в
III-в
II-в
III-в
Гравий
20
20
15
15
Песчано-гравийная смесь
25
20
20
15
Песок крупный
30
25
25
20
Песок средней крупности
30
30
30
25
Примечание. При грунте земляного полотна – песок мелкий дополнительный
слой не вводится.
2. Определить общий модуль упругости на поверхности дополнительного слоя
h
Eобщ n при помощи рис. 11.2 для чего надо найти отношения n (ось абсцисс)
D
Eгр max
(ось ординат), Eгр max – наибольший модуль упругости грунта,
и
En
МПа; En – модуль упругости материала дополнительного слоя, МПа. В точке
h
пересечения перпендикуляров к оси абсцисс с координатой n и к оси ордиD
Eгр max
Eобщn
берется значение
(цифры на кривых) и раснат с координатой
En
En
считывается Eобщ n . Результаты представить в табл. 11.11.
3. При известном Eобщ n определяется толщина дополнительного слоя для всех
участков, выделенных в табл. 10.12. Находятся отношения
оси ординат (см. рис. 11.2) из точки
до пересечения с кривой
Eобщn
En
Eгр
En
Eобщn
En
и
Eгр
En
от
восстанавливается перпендикуляр
. Из точки пересечения опускается перпенди-
куляр к оси абсцисс и таким образом находится значение
рассчитать hn . Результаты представить в табл. 11.11.
hn
, позволяющее
D
62
63
4. Определить общий модуль упругости дорожной конструкции. Составить расчетную схему дорожной одежды (см. рис. 11.1б) и определить толщину
нижнего слоя основания в соответствии с примером, приведенным на с. 50,
53 по схеме табл. 11.12 и 11.13.
5. Выполнить проверку сдвигоустойчивости подстилающего грунта для участков с наибольшей расчетной влажностью грунта (табл. 11.14).
6. Выполнить проверку сдвигоустойчивости малосвязанного песчаного слоя
(табл. 11.15). Содержание пылевато-глинистой фракции принять 5 %.
7. Выполнить проверку сопротивления монолитных (асфальтобетонных) слоев
усталостному разрушению от растяжения при изгибе [2, с. 225–229]. Результаты представить в табл. 11.16. На основе выполненных проверок прочности
дорожной одежды выполнить корректировку табл. 11.11 и табл. 10.8.
Таблица 11.14
Проверка сдвигоустойчивости подстилающего грунта
Единица
Значение параметра
Параметр
измерения
для грунта
__________
__________
Коэффициент прочности по
–
критерию сдвига K П
Расчетная температура для ас0
С
фальтобетона
Толщина дорожной одежды hВ
см
Средневзвешенный модуль
упругости дорожной одежМПа
ды Eср
Общий модуль упругости на
поверхности грунта EН = Eгр
hВ
D
Eср
EН
Угол внутреннего трения ϕ
Активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки τ
Активные напряжения сдвига
Т
МПа
–
–
град.
–
МПа
64
Параметр
Сцепление в грунте земляного
полотна, принимаемое с учетом повторности воздействия
нагрузки C
Средневзвешенная удельная
масса конструктивных слоев
γ ср
Расчетный угол внутреннего
трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки ϕcm
Коэффициент kд
Активное предельное напряжение сдвига Т пр
Т пр
T
Единица
измерения
Окончание табл. 11.14
Значение параметра
для грунта
__________
__________
МПа
кг/см3
град.
–
МПа
–
Таблица 11.15
Проверка сдвигоустойчивости малосвязанного песчаного слоя
Параметр
Единица
Значение
измерения
параметра
–
Коэффициент прочности по критерию сдвига K П
0
Расчетная температура для асфальтобетона
С
см
Толщина выше лежащих слоев hВ
Средневзвешенный модуль упругости выше леМПа
жащих слоев Eср
Общий модуль упругости на поверхности песчаного слоя EН = Eобщn
hВ
D
Eср
EН
Угол внутреннего трения ϕ
Активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки τ
МПа
–
–
град.
–
65
Параметр
Активные напряжения сдвига Т
Сцепление в песчаном слое, принимаемое с учетом повторности воздействия нагрузки C
Средневзвешенная удельная масса конструктивных слоев γ ср
Расчетный угол внутреннего трения материала
проверяемого слоя при статическом действии нагрузки ϕcm
Коэффициент kд
Активное предельное напряжение сдвига Т пр
Т пр
T
Окончание табл. 11.15
Единица
Значение
измерения
параметра
МПа
МПа
кг/см3
град.
–
МПа
–
Таблица 11.16
Проверка сопротивления монолитных (асфальтобетонных) слоев усталостному
разрушению от растяжения при изгибе
Параметр
Единица
Значение
измерения
параметра
Коэффициент прочности по критерию растяже–
ния при изгибе K П
см
Толщина асфальтобетонного пакета hВ
Средневзвешенный модуль упругости асфальтоМПа
бетонных слоев Eср
Модуль упругости на поверхности слоя подстилающего асфальтобетонный пакет EН
hВ
D
Eср
МПа
–
–
EН
Растягивающее напряжение от единичной нагрузки σ
Коэффициент k
Расчетное растягивающее напряжение σ р
–
–
МПа
Нормативное значение предельного сопротивления растяжению R0
Коэффициент k1
МПа
–
66
Параметр
Коэффициент k2
Коэффициент нормированного отклонения t
Прочность материала монолитного слоя на многократное растяжение при изгибе R
R
σр
Окончание табл. 11.16
Единица
Значение
измерения
параметра
–
–
МПа
–
8. Определить глубину промерзания дорожной конструкции Z пр и установить
величину морозного пучения при осредненных условиях lпуч ср . Результаты
свести в табл. 11.17. Среднюю глубину промерзания грунтов Z пр ср принять
по табл. 11.18.
Таблица 11.17
Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость
Единица
Значение показателя
Показатель
измерения
для грунта
__________ __________
см
Допускаемое пучение грунта lдоп
Средняя глубина промерзания
см
грунтов Z пр ср
Глубина промерзания дорожной
конструкции Z пр
Группа по степени пучинистости
согласно СНиП 2.05.02-85*
Величина морозного пучения при
осредненных условиях lпуч ср
Коэффициент уплотнения грунта
рабочего слоя
Коэффициент, учитывающий
влияние расчетной глубины залегания грунтовых или длительно
стоящих поверхностных вод KУГВ
Коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего
слоя K упл
см
–
см
–
–
–
67
Показатель
Коэффициент, учитывающий
влияние зернового состава грунта
K гр
Коэффициент, учитывающий
влияние нагрузки от собственного
веса вышележащей конструкции
K нагр
Коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта K вл
Расчетное (ожидаемое) пучение
грунта lпуч
Единица
измерения
Окончание табл. 11.17
Значение показателя
для грунта
__________ __________
–
–
–
см
Таблица 11.18
Средняя глубина промерзания грунтов Z пр ср
Регионы
Средняя глубина промерзания грунтов, см
глинистых
песчаных
Алтайский край
210
230
Амурская область
210
230
Архангельская область
160
180
Башкирия
170
190
Брянская область
110
130
Владимирская область
150
170
Вологодская область
160
180
Горьковская область
150
170
Ивановская область
140
160
Иркутская область
240
260
Калужская область
140
160
Карелия
120
140
Кировская область
160
180
Костромская область
150
170
Красноярский край
200
220
Курганская область
180
200
Ленинградская область
120
140
Мордовия
150
170
Московская область
140
160
Новгородская область
120
140
Новосибирская область
200
220
Омская область
210
230
Орловская область
130
150
68
Регионы
Пензенская область
Пермский край
Приморский край
Псковская область
Рязанская область
Свердловская область
Смоленская область
Тамбовская область
Татарстан
Тверская область
Томская область
Тульская область
Тюменская область
Удмуртия
Хабаровский край
Челябинская область
Ярославская область
Окончание табл. 11.18
Средняя глубина промерзания грунтов, см
глинистых
песчаных
150
170
180
200
180
200
120
140
130
150
190
210
110
130
140
160
160
180
130
150
200
220
140
160
200
220
180
200
210
230
190
210
150
170
9. Установить значения коэффициентов KУГВ , K упл , K гр , K нагр , K вл для участков с наибольшей расчетной влажностью грунта, результаты занести в табл.
11.17. Коэффициент уплотнения грунта рабочего слоя принять по табл.
11.19.
10. Определить расчетное (ожидаемое) пучение грунта lпуч . Если условие
(11.10) не выполняется, то необходимо увеличить толщину дополнительного
слоя и проверку выполнить заново.
11. Вычертить поперечный профиль дорожной одежды [2, с. 169, 170]. Толщина
слоя поверхностной обработки для дорожных одежд с покрытиями из асфальтобетона и каменных материалов, обработанных вяжущими, или слоя
износа для покрытий из щебня, гравия, обработанных грунтов назначается в
соответствии с табл. 11.20. Ширина укрепления обочины россыпью щебня
или гравия назначается не менее 1 м.
12. Оформить отчет. В выводах дать характеристику конструкции дорожной
одежды.
69
70
Лабораторная работа № 12
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ НОРМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
УЗКОКОЛЕЙНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ.
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
Цель работы: Обосновать нормы проектирования узкоколейной железной дороги, изучить конструкцию и научиться определять параметры верхнего
строения железнодорожного пути.
Оборудование: микрокалькулятор, миллиметровая линейка.
Выбор и обоснование норм проектирования дороги
Нормы проектирования регламентируют требования к дороге, ее элементам и сооружениям и определяют допустимые значения параметров железнодорожного пути. Нормы проектирования лесовозных железных дорог регламентируются СНиП 2.05.07-91* в зависимости от годового объема вывозки древесины. Лесовозные железные дороги кратковременного действия (усы) проектируют в соответствии с инструкцией ВСН 01-82. Внешние железные дороги колеи 1520 мм, имеющие 5…10-летнюю перспективу использования в качестве
магистральных линий общей сети железных дорог, предназначенные для пассажирских перевозок или для движения поездов с расчетной скоростью 80 км/ч
и более, следует проектировать по СНиП 32-01-95.
Лесовозные железные дороги, также как и автомобильные, характеризуются односторонним направлением грузопотока. Грузопоток направлен от лесосек (из леса) к пункту потребления древесины (например, к лесному складу),
объемы грузов завозимых в лес и пассажирских перевозок не значительны по
сравнению с объемами вывозки древесины, а поэтому выделяются два направления: порожняковое (от лесного склада к лесосекам); грузовое (из лесосек к
лесному складу).
Наибольший продольный (руководящий) уклон железной дороги должен
преодолеваться всеми видами поездов с полной нагрузкой прогнозируемого на
перспективу состава движения при длительном режиме работы локомотива.
Величина наибольшего уклона на остановочных пунктах должна обеспечивать
возможность трогания поездов с места при работе локомотива в режиме трогания с места и исключать самоуход вагонов. Наибольший продольный уклон дороги должен обеспечивать возможность остановки поездов при экстренном
торможении на спуске и на остановочных пунктах в режиме служебного торможения.
Количество дней работы лесовозного железнодорожного транспорта в
год AР (дн.) при круглогодовой вывозке равно
A a
AР = К РН − AП − AН ,
(12.1)
7
где AК – количество календарных дней в году, дн.;
71
a РН – продолжительность рабочей недели, дн.;
AП – количество праздничных дней в году, дн.;
AН – количество дней в году неблагоприятных для работы транспорта по
погодным условиям, дн.
При сезонной вывозке определяется количество дней работы дороги в сезон AР (дн.) по формуле (12.1), в которой AП и AН – соответственно количество праздничных и неблагоприятных дней в сезоне, дн.
Наибольший продольный уклон пути iР (‰) определяется по формуле
s
⎛
⎞
FД − K П ⎜ m0ω0 + ∑ ni miωi ⎟
i =1
⎠,
⎝
(12.2)
iР =
s
⎛
⎞
g ⎜ m0 + ∑ ni mi ⎟
i =1
⎝
⎠
где FД – сила тяги локомотива длительного режима, Н;
K П – коэффициент, учитывающий особенности конструкции пути;
m0 , ω0 – соответственно масса (т) и основное удельное сопротивление
движению (Н/т) локомотива;
ni , mi , ωi – соответственно количество в поезде (шт.), масса (т) и основное
удельное сопротивление движению (Н/т) вагонов i -го типа;
s – количество типов вагонов в составе поезда;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Сила тяги локомотива FД (Н) принимается по его технической характеристике и ограничивается силой сцепления колес локомотива с рельсами, то
есть
FД ≤ m0 gϕ .
(12.3)
Коэффициент сцепления колес локомотива колеи 750 мм с рельсами ϕ
равен
10
ϕ = 0,2 +
,
(12.4)
100 + 43v
где v – скорость движения, м/с.
Основное удельное сопротивление движению ω0 тепловоза колеи 750 мм
по путям с поездным характером движения определяется в зависимости от скорости движения v по графику рис. 12.1.
Основное удельное сопротивление движению вагонов по путям с поездным движением рассчитывается по зависимостям:
а) для вагонов-сцепов (при подшипниках качения)
ω1 = 21, 45 + 0,838v + 0,049v 2 ;
(12.5)
б) для пассажирских вагонов
ω2 = 17 + 0,6v + 0,025v 2 ;
(12.6)
в) для грузовых платформ и вагонов
(12.7)
ω3 = 15 + 1,5v .
72
Рис. 12.1 График зависимости основного удельного сопротивления движению
тепловоза колеи 750 мм от скорости движения
Уклон кратной тяги iКТ (‰) определяется из условия ведения поезда двумя локомотивами. Если локомотивы имеют соответственно массу m0 , m0/ (т) и
силу тяги длительного режима FД , FД/ (Н), то
s
⎛
/
( FД + 0,9 F ) − K П ⎜ ω0 ( m0 + m0 ) + ∑ ni miωi ⎞⎟
i =1
⎝
⎠.
(12.8)
iКТ =
s
⎛
⎞
g ⎜ m0 + m0/ + ∑ ni mi ⎟
i =1
⎝
⎠
Допустимый продольный уклон на остановочном пункте iО (‰) равен
/
Д
s
s
⎛
⎞
FТ/ − m0 (ωТ + 1000a ) − ∑ ni mi (ωТ/ + 1000δ / a ) − K П ⎜ m0ω0 + ∑ ni miωi ⎟
i =1
i =1
⎝
⎠;
iО =
s
⎛
⎞
(12.9)
g ⎜ m0 + ∑ ni mi ⎟
i =1
⎝
⎠
FТ/ = FТ − 1000m0δ a ≤ m0 gϕ ,
где FТ – сила тяги локомотива при трогании с места, Н;
ωТ , ωТ/ – соответственно удельное сопротивление троганию с места локомотива и вагонов, Н/т;
73
δ , δ / – соответственно коэффициенты, учитывающие инерцию вращающихся масс локомотива и вагонов;
a – ускорение поезда при трогании с места, м/с2.
Полезная длина станционного пути d П (м) и длина остановочной площадки d О (м) при известной длине расчетного поезда LП (м) составляют
(12.10)
d П = d О = LП + s Л + s0 ,
где sЛ – длина локомотива, м;
s0 – запас на неточность установки поезда, м.
Количество путей на перегоне n при интенсивности движения поездов
N (пар в сутки) и пропускной способности однопутного перегона P (пар поездов в сутки) составляет
N
n=
,
(12.11)
zP
где z – коэффициент использования пропускной способности.
(12.12)
N = N Л + N Х + N Р + NС ,
где N Л , N Х , N Р , N С – соответственно интенсивность движения (пар поездов в
сутки) лесовозных, хозяйственных, ремонтно-строительных и специальных
поездов.
Интенсивность движения лесовозных поездов N Л (пар в сутки) равна
α QГ
,
(12.13)
NЛ =
AР kиспQП
где α – коэффициент, учитывающий неравномерность работы транспорта;
QГ – объем вывозки древесины за год, м3;
kисп – коэффициент использования полезной нагрузки;
QП – полезная нагрузка на поезд, м3.
nq
QП = 1 1 ,
(12.14)
γ
где n1 , q1 – соответственно количество в поезде (шт.) и грузоподъемность (т)
вагонов-сцепов;
γ – плотность древесины, т/м3.
24η
,
(12.15)
P=
l П ( t П + t Г ) + tC
где η – коэффициент, учитывающий неравномерность движения в течение суток;
l П – длина перегона, км;
t П , t Г – соответственно время хода на 1 км в порожняковом и грузовом направлениях, ч;
tC – время, затрачиваемое на станциях, ч.
1
1
tП =
,
(12.16)
; tГ =
VП
VГ
74
где VП , VГ – соответственно среднетехнические скорости движения поезда в
порожняковом и грузовом направлениях, км/ч.
Разработка эпюры укладки шпал
Эпюрой укладки шпал называется схема их расположения по длине звена
рельсошпальной решетки (рис. 12.2). Величина основного шпального пролета c
(м) составляет
L − 2( a + f )
c= Р
,
(12.17)
n −1
где LР – длина рельса, м;
a – половина стыкового шпального пролета, м;
f – величина уменьшения предстыкового шпального пролета, м;
n – число шпал в звене, шт.
NLР
n=
,
(12.18)
1000
где N – число шпал на 1 км пути, шт.
Величина основного шпального пролета c округляется с точностью до
0,01 м и рассчитывается величина предстыкового шпального пролета b (м)
b = 0,5LР − ⎡⎣0,5c ( n − 3) + a ⎤⎦ .
(12.19)
Значение a для дорог колеи 750 мм назначается 0,2…0,25 м. Схема укладки шпал должна удовлетворять условию 2a < b < c , b = c − f , f =0,05…0,1
м. Масса звена рельсошпальной решетки M ЗР (кг) составляет
M ЗР = 2 LР mР + n ( mШ + 2mП + 4mК + 4qК ) + nУ mУ ,
(12.20)
где mР – масса 1 пог. м рельса, кг/м;
mШ , mП , mК , qК – соответственно масса шпалы, подкладки, костыля и пружинной клеммы, кг;
nУ , mУ – соответственно количество противоугонов на звено (шт.) и масса
(кг) противоугона.
Параметры рельсов и шпал представлены соответственно в табл. 12.1 и
12.2.
Таблица 12.1
Параметры рельсов
Параметры
Масса 1 пог. м
Площадь поперечного сечения, см2
Высота рельса, мм
Ширина подошвы, мм
Ширина головки, мм
Толщина шейки, мм
Длина, м
Р15
15,0
19,60
91,5
76
37
7
8
Марка рельса
Р18
17,91
22,88
90
80
40
10
8
Р24
24,90
31,79
108
98
51
10,5
8
75
76
Таблица 12.2
Параметры антисептированных шпал из древесины сосны
Параметры
Тип шпалы
I
II
III
Толщина, мм
140
130
120
Ширина верхней постели, мм
140
110
100
Ширина нижней постели, мм
230
210
190
Длина (см):
на магистралях и ветках
150
150
150
на усах
180
180
180
Масса шпалы (кг):
на магистралях и ветках
31,1
25,0
20,9
на усах
37,3
30,0
25,1
Разработка конструкции верхнего строения пути на кривых в плане
На кривых в плане для предотвращения заклинивания колесных пар подвижного состава уширяют колею. Отгон уширения колеи устраивается в пределах переходной кривой величиной не более 1 мм на 1 м. Рекомендуемые значения ширины колеи на кривых в плане приведены в табл. 12.3.
Таблица 12.3
Рекомендуемые значения ширины колеи на кривых в плане
Радиус кривой
Ширина колеи на прямом участке
750 мм
1520 мм
100 м и менее
760
1540
101…200
755
1540
201…299
750
1540
300…350
750
1530
Возвышение внешней нити рельсов над внутренней на кривой обеспечивает равномерный износ рельсов обеих нитей. Данное возвышение h (мм) равно
Sv 2
,
(12.21)
h=
gR
где S – расстояние между серединами головок рельсов, мм;
v – скорость движения поезда на кривой, м/с;
R – радиус кривой, м.
(12.22)
S = S К + Δ + bР ,
где S К – ширина колеи на прямом участке пути, мм;
Δ – уширение колеи на кривой, мм;
bР – ширина головки рельса, мм.
Отгон возвышения наружной нити устраивается в пределах переходной
кривой и прилегающего к ней участка прямой вставки в виде дополнительного
77
продольного уклона внешней нити равного 1 ‰ (1 мм на 1 м). Поперечный укh
лон поверхности балластной призмы на кривой равен iП = .
S
На кривых в плане длина наружной нити рельсов больше длины внутренней нити, а поэтому на внутренней нити укладывают укороченные рельсы через
определенное количество рельсов нормальной длины. Укороченные рельсы марок Р18 и Р24 имеют длину 7,87 м, то есть на 0,13 м короче рельсов нормальной
длины (табл. 12.1). Величина общего укорочения рельсов внутренней нити ε
(мм) равна
S ( K0 + L )
,
(12.23)
ε=
R
где K 0 , L – соответственно длины внутренней круговой и переходной кривых,
м.
Необходимое количество укороченных рельсов на внутренней нити e
(шт.) составляет
e=
ε
,
δ
(12.24)
где δ – величина укорочения рельса, мм.
Количество рельсов, укладываемых на кривой, равно отношению полной
длины кривой K = K 0 + 2 L к длине нормального рельса LР . На внутренней нити
забег на один рельс ε 0 (м) равен
SL
а) в пределах переходной кривой ε 0 = Р ;
2R
SL
б) в пределах основной круговой кривой ε 0 = Р ;
R
в) в пределах переходной кривой на длине L1 и в пределах круговой криSL SL
S
вой на длине L2 ( LР = L1 + L2 ) ε 0 = 1 + 2 = ( 0,5L1 + L2 ) .
R
R
2R
Забег внутренней нити составляет сумму забегов уложенных рельсов
( ∑ ε 0 ). Укороченный рельс укладывается в том месте, где забег нити составля-
ет половину величины укорочения рельса δ , то есть ∑ ε 0 ≥ 0,5δ , а забег укороченного рельса равен ε 0 − δ .
Рассмотрим пример. Исходные данные: вариант – 83, угол поворота –
0
29 45/, категория пути – I, расчетная скорость движения – 50 км/ч (13,9 м/с),
радиус кривой – 200 м, рельсы – Р24, LР =8 м, δ =130 мм.
Устанавливаем: по табл. 12.3 S К + Δ =755 мм, по табл. 12.1 bР =51 мм. Расстояние между серединами головок рельсов на кривой S =755+51=806 мм.
По СНиП 2.05.07-91* (табл. 32) L =20 м.
57,3L 57,3 ⋅ 20
Угол соответствующий переходной кривой β =
=
=
2R
2 ⋅ 200
= 2,860 = 2052/ , условие разбивки закругления с переходными кривыми θ ≥ 2β
78
290 45/ > 2 ⋅ 2052 / = 50 44 / , разбивка возможна. Угол соответствующий основной
круговой кривой θ 0 = θ − 2 β = 290 45/ − 50 44 / = 24001/ . Круговая кривая
Rθ 0 200 ⋅ 24001/
K0 =
=
= 83,77 м.
57,3
57,3
Полная кривая K = K 0 + 2 L = 83,77+ 2 ⋅ 20 = 123,77 м. Количество рельсов в
нити на кривой 123,77/8=15,47. Принимаем 16 рельсов во внешней нити на кривой.
806 ( 83,77 + 20 )
= 418
Общее укорочение рельсов внутренней нити ε =
200
418
мм. Требуемое количество укороченных рельсов e =
= 3.
130
Кривая симметричная, а поэтому рельсы №№ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 будут
иметь такие же параметры уширения колеи и забега как рельсы №№ 16, 15, 14,
13, 12, 11, 10, 9.
Принимаем отгон уширения колеи в пределах переходной кривой на два
рельса, то есть длиной 16 м. Рельсы №№ 1, 2, 16 и 15 расположены на переходной кривой и на отгоне уширения колеи, а поэтому уширение колеи на них (в
755 − 750 8
755 − 750 ⎛
8⎞
⋅ ⎜ 8 + ⎟ = 4 мм
⋅ = 1 мм (№ 1, №16) и
середине) составляет
16
2
16
2⎠
⎝
(№ 2 и № 15).
( 751 + 51) 8 = 16 мм
Забег на 1 рельс в пределах переходной кривой ε 0 =
2 ⋅ 200
( 754 + 51) 8 = 16 мм (№ 2 и № 15).
(№ 1, №16), ε 0 =
2 ⋅ 200
Рельсы № 3 и № 14 расположены как на переходной кривой, так и на круговой кривой, но за пределами отгона уширения, ширина колеи на них и последующих рельсах будет 755 мм.
Забег на 1 рельс, расположенный на переходной и круговой кривых,
755 + 51
ε0 =
( 0,5 ⋅ 4 + 4 ) =24 мм (№ 3 и № 14).
200
Забег на 1 рельс, расположенный на круговой кривой,
( 755 + 51) 8 = 32 мм (№№ 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13). Забег на один укоε0 =
200
роченный рельс, укладываемый на круговой кривой, составит 32 − 130= −98 мм.
Для установления порядка укладки укороченных рельсов составляем табл. 12.4.
Из табл. 12.4 видно, что номера укороченных рельсов: 4, 8, 12. Общий забег
внутренней нити получился 42 мм, что требует сокращения зазоров между
рельсами. Порядок укладки укороченных рельсов – 000х000х000х0000 (0 –
нормальный рельс, х – укороченный рельс).
79
Таблица 12.4
Порядок укладки укороченных рельсов на внутренней нити кривой
Забег на
Забег
Величина
Рельс
№ рельса
один рельс, внутренней укорочения,
(0 – нормальный;
мм
нити, мм
мм
х – укороченный)
1
16
16
0
2
16
32
0
3
24
56
0
4
32
88–130=–42
130
х
5
32
–10
0
6
32
22
0
7
32
54
0
8
32
86–130=–44
130
х
9
32
–12
0
10
32
20
0
11
32
52
0
12
32
84–130=–46
130
х
13
32
–14
0
14
24
10
0
15
16
26
0
16
16
42
0
Стрелочные переводы
Соединения рельсовых путей – это особые устройства верхнего строения
пути, которые служат для перемещения поезда или отдельного железнодорожного экипажа с одного рельсового пути на другой. Наиболее распространенным
типом таких соединений являются стрелочные переводы. На лесовозных узкоколейных железных дорогах основным видом стрелочных переводов является
обыкновенный несимметричный стрелочный перевод. На усах иногда применяются симметричные стрелочные переводы. Эти два вида переводов и представляют собой основу других видов соединений рельсовых путей, таких как
съезды и стрелочные улицы.
По количеству отдельных деталей, их формам и размерам стрелочные переводы представляют собой наиболее ответственные, сложные и дорогостоящие участки пути. Они требуют постоянного наблюдения за их состоянием и
сохранностью, а также строгого соблюдения норм эксплуатации. На лесовозной
узкоколейной железной дороге может быть от 70 до 200 стрелочных переводов.
Часть их находится на своих местах длительное время (на станциях, разъездах,
складских путях), а другая часть, которая имеется на усах и ветках, часто перекладывается с места на место. Эти переводы следует устраивать в виде одного
или двух неразборных звеньев (блочные переводы) с тем, чтобы обеспечить сохранность всех частей при перекладке. Основными элементами обыкновенного
стрелочного перевода (рис. 12.3) являются: стрелка, комплект крестовиной части, соединительные пути и переводные брусья.
80
81
Стрелка обеспечивает изменение направления движения и имеет два рамных рельса 1 (рис. 12.3) и два подвижных остряка 2, соединенных между собой
тягой 3. Тяга соединяется с переводным механизмом 4, который устанавливается на двух длинных брусьях (2,8...3 м), уложенных у концов остряков. Один из
остряков всегда прижат к рамному рельсу, направляя колесную пару на необходимый путь. Оструганный конец остряка называют острием, а другой конец –
корнем. Остряки закреплены только в корне, что позволяет переводить и устанавливать их по основному пути или на боковой путь. На лесовозных узкоколейных железных дорогах преимущественное распространение имеют стрелки
с прямыми остряками, изготовленными из обычных рельсов. Рабочая часть
прямого остряка примыкает к рамному рельсу под углом β , который называется стрелочным углом. Угол, под которым реборда колеса (гребень бандажа) находит на остряк при встречном движении на боковой путь, называется углом
удара. В стрелках с прямыми остряками эти углы одинаковы. В связи с этим
скорость движения по стрелочным переводам по прямому направлению должна
быть не больше 25 км/ч, а при движении по боковому направлению не больше
15 км/ч.
Крестовина обеспечивает прохождение реборд колес подвижного состава
через пересечения рельсов. Крестовина состоит из сердечника 9 и двух усовиков 7. Для того чтобы реборды колес попали в нужный желоб крестовины, против нее на каждом прямом и боковом пути укладываются контррельсы 8. На узкоколейных дорогах применяются простейшие сборно-рельсовые крестовины,
изготовление которых возможно в хорошо оборудованных механических мастерских. На путях колеи 1520 мм применяются сборные крестовины с литым
сердечником, а также с сердечником в виде цельной отливки с наиболее изнашиваемой частью усовиков. В настоящее время на путях колеи 1520 мм стали
применяться крестовины с подвижными элементами. Из всех видов крестовин
наиболее прочными и устойчивыми являются цельнолитые, термически обработанные крестовины из легированных сталей. Тангенс угла крестовины α называется маркой крестовины и стрелочного перевода и обозначается
α
1
= M = tg α ≈2tg , где N – число марки. Ее определяют как отношение шиN
2
рины сердечника в любом месте к расстоянию от этого места до математического центра крестовины.
Математическим центром крестовины называется точка пересечения
продолжения рабочих кантов сердечника крестовины. Горлом называют сечение, где расстояние между рабочими кантами усовиков минимальное. Промежуток от горла до практического острия крестовины, на котором гребни колес
не направляются рельсовыми нитями, называется вредным пространством. На
этом участке колеса направляются контррельсами. Чем больше число марки,
тем меньше угол крестовины, тем она положе и длиннее. На железных дорогах
узкой колеи применяют крестовины с марками от 1/6 до 1/10. На дорогах колеи
1520 мм более пологие – до марки 1/22. Между отогнутыми частями усовиков и
82
сердечником образуются желоба крестовины, по которым проходят реборды
колес в пределах крестовины. Для направления колес в необходимый желоб
крестовины служат контррельсы. Размеры желобов в крестовине, а также между путевыми рельсами и контррельсами должны строго соблюдаться: ширина
желоба установлена в горле крестовины 50 мм, в желобе крестовины 38 мм, в
средней прямой части контррельсов 32 мм, на отводах усовиков и контррельсов
на входах 74 мм и в отводной части стрелочного перевода 56 мм.
Переводные брусья изготавливаются из антисептированной хвойной
древесины, в зависимости от способа изготовления подразделяются на двухкантные и четырехкантные. Толщина переводных брусьев от 120 до 140 мм.
Ширина верхней постели обычно бывает равной 150 мм, а ширина нижней постели 190...230 мм. Брусья изготовляются длиной 1,5; 1,65; 1,8; 2,06; 2,2; 2,4;
2,6; 2,8; 3,0; 3,2 м. Число брусьев, необходимое для укладки под один стрелочный перевод, называется комплектом. Обычно в комплект входит от 24 до 36
брусьев.
Расчет основных размеров стрелочного перевода начинается с определения угла, составляемого рабочими канатами остряка и рамного рельса (стрелочного угла) β
t+d
sin β =
,
(12.25)
l0
где t – просвет (желоб) для прохода реборд колес в корне остряка ( t =57 мм);
d – ширина головки рельса, мм;
l0 – длина остряка, мм.
Теоретическая длина стрелочного перевода LТ (м) – расстояние от начала
остряка до математического центра крестовины равна
LТ = ( l0 + k ) cos β + ( R + 0,5S0 ) ( sin α − sin β ) + h cos α ,
(12.26)
где k – прямая вставка между передним концом остряка и переводной кривой,
м;
R – радиус переводной кривой, м;
S 0 – ширина колеи у переднего конца остряка, м;
α – угол крестовины, град.;
h – прямая вставка между математическим центром крестовины и началом
переводной кривой, м.
(12.27)
h = p + 0,5lН ,
где p – длина передней части крестовины – расстояние от начала усовика до
математического центра крестовины, м;
lН – длина стыковой накладки, м.
Полная или практическая длина стрелочного перевода LП (м) – расстояние от начала рамного рельса до конца крестовины составляет
(12.28)
LП = LТ + m + q ,
83
где m – расстояние от начала рамного рельса до заднего конца (начала) остряка, м;
q – длина задней части крестовины – расстояние от математического центра крестовины до конца хвостового вылета крестовины, м.
На схемах железнодорожных станций и раздельных пунктов стрелочные
переводы показывают в осях (рис. 12.4). Точка пересечения осей расходящихся
(сходящихся) путей называется центром перевода. Расстояния от начала рамного рельса до центра перевода a (м) и от центра перевода до конца хвостового
вылета крестовины b (м) определяются по зависимостям:
(12.29)
a = LТ − SN + m ; b = SN + q ,
где S – ширина колеи в начале крестовины (стандартная ширина колеи), м;
N – число (знаменатель) марки крестовины.
Полная длина железнодорожного пути измеряется между началами рамных рельсов стрелочных переводов, ограничивающих данный путь. Полезная
длина железнодорожного пути ограничивается предельными столбиками, устанавливаемыми в местах, где расстояние между осями расходящихся (сходящихся) путей составляет значение Г , назначаемое не менее габарита подвижного состава по ширине. Расстояние от центра перевода до предельного столбика LПС (м) равно
(12.30)
LПС = ГN .
Для стрелочных переводов железных дорог колеи 750 мм принимают
следующие параметры: k ≥ 0,19 м, S 0 = 0,76 м, lН = 0,38 м, Г = 2,88 м, m = 0,7 м
или m = 1,3 м. Параметры стрелочных переводов железных дорог колеи 750 мм
приведены в табл. 12.5.
Симметричный стрелочный перевод применяется, если прямой путь разделяется на два под одинаковыми углами к направлению прямого пути. У такого перевода для каждого направления угол крестовины α и стрелочный угол β
делятся на равные части, в связи, с чем при одной и той же длине перевода радиус кривой примерно в 1,5 раза увеличивается, а при одинаковых радиусах
симметричные переводы получаются значительно короче. Симметричные переводы удобно использовать на усах при перекладках.
Все уложенные стрелочные переводы должны быть пронумерованы и
снабжены стрелочными указателями. Они нумеруются со стороны прибытия
четных поездов четными арабскими цифрами, а с противоположной стороны
нечетными.
Стрелочные переводы применяют как при устройстве остановочных
пунктов, так и при устройстве ответвлений и складских путей. Ответвление путей широко используется при устройстве веток, усов, складских путей, тупиков
и др. Простым называется ответвление под углом α, равным углу крестовины
стрелочного перевода. При проектировании веток и усов ответвление может
устраиваться под углом большим, чем угол крестовины.
84
85
Съезд путей представляет собой стрелочный узел из двух одиночных
стрелочных переводов, уложенных на параллельных путях, а также соединительного пути, уложенного между стрелочными переводами. Он служит для
перехода подвижного состава с одного пути на другой. Если соединительный
путь прямой, то съезд называется обыкновенным; при укороченном соединительном пути, состоящем из двух обратных кривых с прямой вставкой между
ними, съезд называется сокращенным и применяется при ограниченных условиях размещения путей. Сочетания стрелочных переводов могут быть самыми
разнообразными, но при проектировании размещения стрелочных переводов
следует стремиться к их группированию и смежному расположению, что облегчает надзор за их состоянием и установку стрелочных маршрутов.
Железнодорожные станции и раздельные пункты
Остановочным пунктом называется участок пути, на котором предусмотрена плановая остановка поездов. Остановочный пункт, в пределах которого
есть путевое развитие (дополнительные пути) для скрещения и обгона поездов
называется раздельным пунктом. Раздельный пункт на однопутной железнодорожной линии называется разъездом. Железнодорожная станция – это раздельный пункт, на котором производятся работы по формированию и расформированию поездов, обслуживанию поездов, пассажиров, погрузочно-выгрузочные
работы. Путевое развитие и техническое оснащение станций и раздельных
пунктов должны удовлетворять следующим требованиям: иметь достаточную
пропускную способность, обеспечивать безопасность поездного и маневрового
движения, снижение эксплуатационных расходов, быстрый оборот подвижного
состава за счет снижения простоев, соответствовать требованиям производственного процесса. Пути на станциях и раздельных пунктах по своему назначению делятся на следующие виды:
главный, являющийся продолжением перегонного;
приемно-отправочные, обеспечивающие прием и отправление поездов;
сортировочные, на которых расформировывают поезда, соединяют вагоны в группы и объединяют группы в поездной состав;
тупики, применяемые для различных целей (вытяжные тупики для производства маневров; предохранительные тупики для предохранения от выездов на занятый путь; улавливающие тупики, устраиваемые перед входной стрелкой раздельных пунктов и перед перегонами с большим затяжным спуском).
Главные пути на остановочных пунктах нумеруют римскими цифрами,
остальные арабскими. Группа путей одного назначения называется парком. Пути в парке формируют в виде трапеции, параллелограмма или тупиковых ответвлений (елочка). В парк объединяют приемно-отправочные пути, сортировочные и пр.
86
Количество приемно-отправочных путей m определяется по формуле
Nt k
m = C + 1,
(12.31)
24η
где N – количество прибывающих на станцию поездов;
tC – время пребывания поезда на станции, ч;
k – коэффициент, учитывающий неравномерность пребывания поездов на
станциях;
η – коэффициент, учитывающий неравномерность движения в течение суток.
По нормам СНиП 2.05.07-91* минимальное число приемно-отправочных
путей (кроме главного) должно быть не менее:
на конечной станции в пункте примыкания лесовозной дороги – 2…3;
на промежуточных и формировочных станциях – 2;
на разъездах и обгонных пунктах, на которых не производится формирование или расформирование поездов – 1.
Вытяжные тупики для маневровой работы проектируют при движении по
главному пути более 8 пар поездов. Их полезная длина должна быть равна половине длины поезда, а в трудных условиях не менее 1/3 его длины.
На конечной станции или крупных промежуточных станциях должны
быть предусмотрены пути для деповского, путевого и ремонтного хозяйств и
пути для размещения специальных поездов: пожарного, ремонтновосстановительного, снегоочистителей.
Расстояние (по нормали) между осями смежных параллельных путей колеи 750 мм должно быть: на прямых участках перегонов – 3 м; на раздельных
пунктах между главными и смежными с ними путями – 4м; на раздельных
пунктах между приемно-отправочными, сортировочными и ремонтными путями – 3,8 м; на раздельных пунктах и производственных площадках между второстепенными путями и путями для стоянки ожидающего ремонта подвижного
состава – 3,6 м.
Расстояние (по нормали) между осями смежных параллельных путей на
станциях промышленного железнодорожного транспорта колеи 1520 мм должно быть: между главными путями и смежными с ними, а также между приемноотправочными и сортировочными путями и путями, на которых производится
перегрузка непосредственно из вагонов в вагоны той же колеи – 5,3 м; между
путями, на которых производится перегрузка непосредственно из вагонов колеи
750 мм в вагоны колеи 1520 мм – 3,6 м.
Расстояние между центрами соседних стрелочных переводов на стрелочной улице d (м) составляет
e
,
(12.32)
d=
sin α
где e – расстояние по нормали между осями соседних путей, м.
87
Прямая вставка между соседними i -ым и ( i + 1) -ым стрелочными переводами на стрелочной улице f (м) и прямая вставка последней улицы f 0 (м)
равны:
(12.33)
f = d − bi − ai +1 ; f 0 = d − bn − T ,
где bi – расстояние от центра до конца хвостового вылета крестовины i -го
стрелочного перевода на стрелочной улице, м;
ai +1 – расстояние от начала рамного рельса до центра ( i + 1) -го стрелочного
перевода на стрелочной улице, м;
bn – расстояние от центра до конца хвостового вылета крестовины последнего n -го стрелочного перевода на стрелочной улице, м;
T – тангенс кривой, м.
На рис. 12.5 показаны примеры схем железнодорожных станций лесовозных железных дорог.
Порядок выполнения работы и исходные данные
1. Определить количество дней работы железной дороги в году, массу и длину
поездов, результаты записать в табл. 12.6. Принять: количество праздничных
дней – 10; неблагоприятных для работы по погодным условиям: для подзоны
II1 – 4…6, II2 – 3…5, для зоны III – 2…3; количество рабочих суток в неделю
– 6, режим работы – круглосуточный: две смены в сутках по 12 ч. Технические характеристики вагонов колеи 750 мм приведены в табл. 12.7. Расчетные составы лесовозных и хозяйственных поездов представлены в табл.
12.8. Длина и масса поезда складываются соответственно из длин и массы
вагонов, входящих в состав поезда.
2. Установить по СНиП 2.05.07-91* категории магистрали (по головному участку) и веток, расчетные скорости движения по ним, результаты занести в
табл. 12.6. Протяженность магистрали – сумма длин головного и промежуточного участков. Протяженность веток установленной категории принять
60 % от длин веток, заданных в индивидуальном задании (глубинные участки веток проектируются как усы).
3. Определить наибольший продольный уклон пути в порожняковом и грузовом
направлениях и занести в табл. 12.6. В порожняковом направлении наибольший уклон пути следует установить для лесовозного поезда с порожними вагонами-сцепами и гружеными платформами и для хозяйственного поезда со всеми гружеными вагонами (на ветках с объемами вывозки 90 тыс.
м3 и менее следует определить расцепочный уклон, при котором хозяйственный поезд разбивается на 2 или 3 равные части), из двух полученных
значений принять меньшее. В грузовом направлении уклон определяется для
лесовозного поезда со всеми гружеными вагонами. Принять следующие
марки локомотивов: при годовом объеме вывозки до 500 тыс. м3 – ТУ7А,
при годовом объеме вывозки 500 тыс. м3 и более – ТУ7. Технические характеристики локомотивов колеи 750 мм приведены в табл. 12.9. K П =0,9 – для
магистрали, K П =1,15 – для веток.
88
89
90
91
Таблица 12.7
Технические характеристики вагонов колеи 750 мм
Параметры
43-090
48-051
43-084
ДМЗ
Вид вагона
Вагон-сцеп
Пассажирский
Платформа
Осевая формула
2–2+2–2
2–2
2–2
2–2
Полная масса, т
37,2
18
18,35
24
Собственная масса, т
9,2
12
4,35
4,8
Допустимая масса
груза, т
28
–
14
19,2
База, м
9,5; 11,5; 13,5
8,2
5,4
6,8
Длина, м
21; 23; 25
12
9,14
10,4
Таблица 12.8
Расчетные составы лесовозных и хозяйственных поездов
Лесовозный поезд
Хозяйственный поезд
Годовой объем вывозки
3
древесины, тыс. м
180 и менее; 271…360
Пассажирские вагоны – 2;
платформы 43-084 – 4;
платформы ДМЗ – 2
Вагоны-сцепы – 10;
181…270; 361 и более платформы 43-084 – 3; Пассажирские вагоны – 3;
платформы 43-084 – 6;
платформы ДМЗ – 3
Таблица 12.9
Технические характеристики тепловозов колеи 750 мм
Показатели
ТУ8
ТУ7А
ТУ7
Род службы
Маневровый
Универсальный
Сцепная масса, т
15,6
20
24
Мощность двигателя, кВт
132,5
294,4
294,4
Осевая формула
2–2
2–2
2–2
Жесткая база, мм
4000
4700
4700
База тележки, мм
1400
1400
1400
Длина, м
8,5
9,4
9,4
Сила тяги при трогании с места, Н
47800
60000
72000
Сила тяги длительного режима, Н
34500
46300
54000
Сила нажатия тормозных осей при
автоматическом торможении, Н
120000
120000
160000
Конструкционная скорость, км/ч
45
50
50
Скорость длительного режима, км/ч
10
14
12
4. Определить уклон кратной тяги в порожняковом и грузовом направлениях
для магистрали и веток с объемами вывозки более 90 тыс. м3 и занести в
92
табл. 12.6. В качестве дополнительного локомотива принять маневровый тепловоз ТУ8.
5. Принять на магистрали 3 станции: № 1 (конечная) – перед пунктом потребления древесины, № 2 (промежуточная) – перед веткой А и № 3 (промежуточная) – перед ветками Б и В. Остановочные площадки для хозяйственных
поездов принять на магистрали через 5 км, но не менее одной на перегон, на
ветках – через 2…3 км. Определить уклон на остановочных пунктах из условия трогания груженого лесовозного поезда при ωТ = 40 Н/т, ωТ/ = 60 Н/т,
δ = 0,12 , δ / = 1,03 , a = 0,015 м/с2, K П =1. Не зависимо от результата расчета,
принять уклон в соответствии с требованиями СНиП 2.05.07-91*. Установить по СНиП 2.05.07-91* допустимые продольный уклон спуска на подходах к остановочным пунктам и радиус кривой на остановочных пунктах.
Рассчитать при s0 = 10 м полезную длину станционных путей для лесовозного поезда и длину остановочной площадки для хозяйственного поезда с учетом расцепления перед выходом на ветки. Результаты записать в табл. 12.6.
6. Установить количество путей на головном участке магистрали при следующих условиях: γ =0,8 т/м3, kисп =0,95, α =1,3, η =0,75, tC =0,35 ч, z =0,8. Длина
перегона равна разности длин головного участка магистрали и расчетного
лесовозного поезда, среднетехнические скорости принять больше скорости
длительного режима (табл. 12.9): для порожнякового направления в 2,5 раз,
для грузового – в 1,5 раза. Расчетный состав движения представлен в табл.
12.10.
Таблица 12.10
Расчетный состав движения на головном участке магистрали
Интенсивность движения
Поезда
(пар поездов в сутки) при годовом объеме вывозки древесины, тыс. м3
270 и менее
271…540
более 540
Лесовозные
По расчету
Хозяйственные
2
4
6
Ремонтно-строительные
2
3
4
Специальные
2
2
3
7. Установить в соответствии со СНиП 2.05.07-91* и занести в табл. 12.6: расстояние между соседними путями, укладываемыми на одном земляном полотне, ширину земляного полотна, параметры конструкций верхнего строения пути.
8. Разработать и вычертить эпюру укладки шпал звена для магистрали и уса.
Определить массу звена магистрали и уса, приняв: mП =2,04 кг, mК =0,21 кг,
q К =0,15 кг, nУ =16 шт., mУ =1,2 кг.
93
9. Разработать конструкцию верхнего строения пути на кривой в плане для магистрали. Определить порядок укладки укороченных рельсов на внутренней
нити. Параметры кривой рассчитываются по формулам ЛР № 3. Результаты
представить в табл. 12.11. Значение радиуса кривой принять: для путей I категории – 200 м, II категории – 150 м, III категории – 100 м. Величины углов
поворота представлены в табл. 12.12. Скоростная зона – 1-я, скорость движения – расчетная для данной категории путей. Длина переходной кривой
назначается в соответствии со СНиП 2.05.07-91*.
Таблица 12.11
Параметры верхнего строения пути на кривой в плане
Параметр
Ед. изм.
Значение
Угол поворота
град.
Радиус кривой
м
Длина переходной кривой
м
Полная длина кривой
м
Уширение колеи
мм
Марка рельса
–
Возвышение наружной нити над внутренней
мм
Поперечный уклон балластной призмы
‰
Количество рельсов на нити
шт.
Количество укороченных рельсов
шт.
Порядок укладки укороченных рельсов
10. Изучить конструкцию стрелочного перевода и рассчитать его параметры по
данным табл. 12.5. Вычертить схему перевода в осях. Определить количество путей на станциях и вычертить схемы станций, используя пример показанный на рис. 12.5. Принять: η =0,75, tC =0,35 ч, k = 1,25 – для станции № 1
k = 0,75 – для станции № 2 и k = 1 – для станции № 3. Количество прибывающих поездов равно: для конечной станции № 1 – интенсивности движения, для станции № 2 – удвоенной интенсивности движения, для станции №
3 – интенсивности движения умноженной на 1,5.
11. Оформить отчет. В выводах отразить основные нормы проектирования узкоколейной железной дороги.
94
95
Библиографический список
Основная литература
1. Сухопутный транспорт леса [Текст] / под ред. Э. О. Салминена. – СПб.
: Наука, 2008. – 320 с.
2. Курьянов, В. К. Автомобильные дороги [Текст] / В. К. Курьянов, Д. Н.
Афоничев, А. В. Скрыпников ; ВГЛТА. – Воронеж, 2007. – 284 с.
Дополнительная литература
3. Афоничев, Д. Н. Сухопутный транспорт леса [Текст] : методические
указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов
специальности 260100 (250401) – Лесоинженерное дело / Д. Н. Афоничев ;
ВГЛТА. – Воронеж, 2008. – 76 с.
4. Афоничев, Д. Н. Сухопутный транспорт леса. Раздел Проектирование
лесных дорог [Текст] : методические указания к выполнению лабораторных
работ для студентов специальности 250401 – Лесоинженерное дело. Ч. 1. / Д. Н.
Афоничев ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж,
2009. – 92 с.
5. СНиП 2.05.07-91*. Промышленный транспорт [Текст] / Госстрой России. – АПП ЦИТП, 1996. – 120 с.
6. СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги [Текст] / Госстрой России. –
М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 54 с.
7. Подольский, В. П. Технология и организация строительства
автомобильных дорог [Текст]. Т. 1. Земляное полотно / В. П. Подольский, А. В.
Глагольев, П. И. Поспелов. – Воронеж : Изд-во ВГУ, 2005. – 528 с.
8. МОДН 2-2001. Проектирование нежестких дорожных одежд [Текст] /
Межправительственный совет дорожников. – М. : ФГУП «СоюздорНИИ», 2002.
– 155 с.
9. Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных
одежд (взамен ВСН 197-91) [Текст] / Министерство транспорта РФ / Гос. служба дорожного хозяйства (Росавтодор). – М. : ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР»,
2004. – 135 с.
10. Матвеенко, Л. С. Автомобильные лесовозные дороги [Текст] :
справочник / Л. С. Матвеенко. – М. : Экология, 1991. – 336 с.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………...3
Лабораторная работа № 7…………………………………………………………...4
Лабораторная работа № 8………………………………………………………….20
Лабораторная работа № 9………………………………………………………….28
Лабораторная работа № 10..……………………………………………………….37
Лабораторная работа № 11..……………………………………………………….47
Лабораторная работа № 12..……………………………………………………….70
Библиографический список………………………………………………………..95
96
31-00
Афоничев Дмитрий Николаевич
СУХОПУТНЫЙ ТРАНСПОРТ ЛЕСА
Раздел Проектирование лесных дорог
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 250401 – Лесоинженерное дело
Часть 2
Подписано в печать 09.04.2009. Формат 60х84 /16. Объем 6,0 п. л.
Усл. печ. л. 5,58. Уч.-изд. л. 8,1. Тираж 100 экз. Заказ
ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10
97
а – насыпь с высотой откоса до 1 м; б – насыпь с высотой откоса 1…3 м;
в – насыпь на участках с крутизной косогора 1:50…1:10
Рис. 7.3 Поперечные профили насыпей, возводимых из боковых резервов
а – выемка, разделанная под насыпь (крутизна откосов кюветов 1:3…1:4, ширина кювета по дну до 10 м,
поперечный уклон дна кювета в сторону откоса выемки 10…30 ‰, крутизна откосов выемки 1:4…1:6); б –
раскрытая выемка с крутизной откосов 1:5…1:10; в – выемка глубиной более 1 м с крутизной откосов,
принимаемой по табл. 7.3 и кавальером (при крутизне косогора более 1:25 после кавальера устраивается нагорная
канава); г – выемка с закюветными полками; д – выемка в массиве, сложенном разными горными породами (1 –
слабовыветривающаяся скальная порода; 2 – сильновыветривающаяся скальная порода; 3 – рыхлая порода)
Рис. 7.4 Поперечные профили выемок
Таблица 7.4
Характерные участки дороги и типы поперечных профилей земляного полотна (пример для рис. 6.2 [4])
Природные
Тип
Параметры
Водоотвод,
Характерный
Рабочая отметка, м
условия
Положение Насыпи Выемки поперечного поперечного боковой резерв
поперечный
профиля
профиля
профиль
1
2
3
4
5
6
7
8
Нормальные ПК 12+25 –
0…2
–
1
Заложение
Боковая канава,
Рис. 7.2б
ПК 13+41,6
откоса 1:3 трапецеидальная,
откосы 1:3 и
1:1,5,
глубина 0,6 м,
ширина по дну
0,4 м
Нормальные ПК 17+13,1 –
0…2
–
1а
Заложение
Боковая канава,
Рис. 7.2б
ПК 18
откоса 1:3
треугольная,
откосы 1:3 и
1:1,5,
глубина 0,5 м
Нормальные ПК 23+50 –
0…2
–
1б
Заложение
Без канав
Рис. 7.2б
ПК 24
откоса 1:3
Нормальные
ПК 9 –
2…6
–
2
Заложение
Без канав
Рис. 7.2в
ПК 10+28;
откоса 1:1,5
ПК 11+09,92
– ПК 12+25;
ПК 18 –
ПК 19+15;
ПК 21+12 –
ПК 23+50
1
Пойма
2
ПК 10+28 –
ПК 10+72,32;
ПК 19+15 –
ПК 19+92,34;
ПК 20+65,59
– ПК 21+12
3
6…12
4
–
5
3
6
Заложение
откоса 1:1,5
в верхней
части
(6 м от
бровки);
1:1,75 – в
нижней
части
Заложение
откоса 1:3
Нормальные
ПК 13+41,6 –
ПК 14+20
–
0…1
4
Нормальные
ПК 16+70 –
ПК 17+13,1
–
0…1
4а
Заложение
откоса 1:3
Косогор 1:30
ПК 14+20 –
ПК 15+38,75
–
1…12
5
Заложение
откоса 1:1,5
Продолжение табл. 7.4
7
8
Без канав
Рис. 7.2г
Кювет,
трапецеидальной
формы, откос
1:3, глубина
0,6 м, ширина по
дну 0,4 м
Кювет,
треугольной
формы, откос
1:3, глубина
0,5 м
Кювет,
трапецеидальной
формы, откос
1:3, глубина
0,6 м, ширина по
дну 0,4 м
Рис. 7.4б
Рис. 7.4б
Рис. 7.4в
Окончание табл. 7.4
1
2
3
4
5
6
7
8
Косогор 1:30 ПК 15+38,75
–
1…12
5а
Заложение
Кювет,
Рис. 7.4в
–
откоса 1:1,5
треугольной
ПК 16+70
формы, откос
1:3,
глубина 0,5 м
Примечания: 1. Банкет устраивается на участке ПК 13+21,6 – ПК 17+23,1 (справа по ходу трассы) на расстоянии 1 м
от верхового откоса, высотой 0,6 м, длиной 4 м, откос банкета 1:1.5.
2. Нагорная канава устраивается на участках: ПК 12+50,75 – ПК 15+38,75 и ПК 15+38,75 – ПК 18
(справа по ходу трассы). Параметры канавы: откосы 1:1,5, ширина по дну 0,4 м, глубина не менее 0,6
м.
3. На участках: ПК 11 – ПК 12+50,75 (слева по ходу трассы) и ПК 18 – ПК 20 (слева по ходу трассы)
устраиваются быстротоки из железобетонных лотков шириной 1 м и глубиной 0,6 м.
Таблица 8.2
№ угла
поворота
Пикетажное
положение
круговой
кривой
Уширение проезжей части и земляного полотна
Пикетажное Необходимое Пикетажное
Уширение проезжей части, м
положение
уширение
положение
отгона
земляного
отгона
уширения
полотна, м
уширения
Радиус
проезжей
земляного
кривой, расчетное по СНиП принятое
части
полотна
м
Таблица 8.3
Пикетажное
№ угла положение
поворота круговой
кривой
Радиус
кривой,
м
Параметры виражей
Пикетажное
Дополнительный положение отгона
уклон внешней
перед
после
кромки
кривой кривой
проезжей части,
‰
Поперечный уклон виража, ‰
l,м
по
расчету
по
СНиП
принятое
Таблица 8.4
№ угла
поворота
Пикетажное
положение
круговой
кривой
Мероприятия по обеспечению видимости дороги в плане
Пикетажное
Расстояние Расстояние
Радиус
положение начала
до границы
до
кривой, м
срезки
видимости, препятствия,
м
м
перед
после
кривой
кривой
Мероприятие по
обеспечению
видимости
поверхности дороги
Рис. 9.1 Продольный профиль участка дороги с запроектированным водоотводом
Эксплуатационные параметры лесовозных автопоездов
Допустимая
Масса
Полная
масса груза,
снаряженного
Автопоезд
допустимая
т
автопоезда
масса
без груза, т
автопоезда, т
ЗИЛ-131+ТМЗ-802
22,37
9,37
13,0
КамАЗ-5320+ТМЗ-802
25,75
9,75
16,0
МАЗ-509А+ГКБ-9383
29,65
13,15
16,5
КрАЗ-260Л+ ГКБ-9383
41,3
17,3
24,0
Таблица 10.10
Полезная
нагрузка (м3)
при плотности
древесины 0,8 т/м3
16,25
20,0
20,6
30,0
Таблица 10.11
Значения коэффициентов Sсум Г и Sсум П при приведении к расчетной нагрузке группы А1
Тип дорожной одежды
Автопоезд
Капитальный
Облегченный
Переходный
Sсум Г
Sсум П
Sсум Г
Sсум П
Sсум Г
Sсум П
ЗИЛ-131+ТМЗ-802
0,55
0,05
1,05
0,15
1,40
0,35
КамАЗ-5320+ТМЗ-802
0,85
0,05
1,45
0,16
1,80
0,40
МАЗ-509А+ГКБ-9383
2,55
0,50
2,75
0,70
2,70
0,90
КрАЗ-260Л+ ГКБ-9383
6,90
0,5
5,85
0,90
4,55
1,20
Участок
начало
конец
Расчетные характеристики грунтов рабочего слоя земляного полотна
Схема
Тип
Сцепление,
увлажнения
местности
Влажность
МПа
Модуль
рабочего
Грунт
по
упругости,
слоя
увлажнению
МПа
1
Nсум
Wтаб
WР
Таблица 10.12
Угол
внутреннего
трения, град.
Nсум
1
Таблица 11.2
Значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов при расчете
конструкции по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости
Кратковременный модуль упругости E (МПа) при температуре покрытия
Материал
Битум
(0С)
10
20
30
40
50 (60)
Плотный и
Вязкий БДН:
520
850
1550
2600
высокоплотный
40/60
4400
460
650
1800
3200
1100
асфальтобетон
60/90
420
550
550
1200
2400
90/130
380
670
460
800
130/200
1500
360
420
600
1200
500
200/300
Жидкий:
БГ 70/130
1000
420
400
350
350
1000
420
400
350
350
СГ 130/200
СГ 70/130
800
360
350
350
350
800
360
350
350
350
МГ 70/130
Пористый и
Вязкий БНД:
высокопористы
40/60
2800
1700
900
540
390
460
360
2000
1200
700
й
60/90
380
350
асфальтобетон
90/130
1400
800
510
600
400
340
340
1100
130/200
450
350
330
330
200/300
950
Асфальтобетон
холодный
Бх
1300
–
–
–
–
–
Вх
1100
Гх
900
Дх
750
Примечания: 1. Значения Е пористого и высокопористого асфальтобетона – для песчаных смесей, при температуре
30...50 0C значения Е для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10 %, крупнозернистых смесей – на 20 %; 2.
При расчете на упругий прогиб значение Е принимают при температуре t = 10 0С.
а – общая; б – пример расчета пятислойной дорожной одежды
Рис. 11.1 Расчетные схемы нежесткой дорожной одежды
Рис. 11.2. Номограмма для расчета нежесткой дорожной одежды по критерию упругого прогиба
Рис. 11.3 Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое
h
двухслойной системы при В = 0...2
D
Рис. 11.4 Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое
h
двухслойной системы при В = 2...4
D
Таблица 11.11
Участок
начало
конец
Результаты расчета толщины дополнительного слоя
Модуль
Толщина
Схема
Грунт
Модуль
упругости на
дополнительного
увлажнения рабочего слоя
упругости
поверхности
слоя (см) из
рабочего слоя
грунта, МПа дополнительного __________ при
слоя, МПа
En = ____ МПа
Таблица 11.12
Расчет общего модуля упругости на поверхности нижнего слоя основания Eобщ ( n−1)
№ слоя i
Еi , МПа
Еобщi , МПа
Еобщi
Еi
hi , см
hi
D
Еобщ( i +1)
Еобщ( i +1) ,
Еi
МПа
Таблица 11.13
№ слоя i
Еi , МПа
Расчет толщины нижнего слоя основания
Еобщi , МПа
Еобщ (i +1) ,
Еобщ ( i +1)
Еобщi
МПа
i = n −1
Еi
Еi
hi
D
hi , см
Таблица 11.19
Тип дорожной одежды
Капитальный
Облегченный
и переходный
Значения коэффициентов уплотнения грунта рабочего слоя
Форма
Коэффициент уплотнения грунта рабочего слоя для ДКЗ
земляного полотна
I
II, III
IV, V
Насыпь
0,98…0,96
1,0…0,98
0,98…0,95
Выемка
–
0,95
0,95…0,92
Насыпь
0,95…0,93
0,98…0,95
0,95
Выемка
–
0,95…0,92
0,90
Таблица 11.20
Материал слоя
Поверхностная
обработка
Гравийный материал,
грунтощебень марок
И-I, И-II
Грунтощебень марок
И-III, И-IV
Грунты, укрепленные
вяжущими
Толщина слоев поверхностной обработки и износа
Толщина слоя (см) при объемах вывозки в год (тыс. м3)
125
150
200
300
400
500
600
–
1,5
2
2
2,5
2,5
3
2
3
3
4
4
5
7
3
3
4
5
6
7
–
2
2
3
3
–
–
–
1 – Рельс; 2 – Шпала; 3 – Ось шпалы
Рис. 12.2 Эпюра укладки шпал
1 – рамный рельс; 2 – остряк; 3 – тяга; 4 – переводной механизм; 5 – соединительный путь бокового направления;
6 – соединительный путь прямого направления; 7 – усовик; 8 – контррельс; 9 – сердечник;
10 – пригоночный рельс; 11 – нормальный рельс
Рис. 12.3 Несимметричный стрелочный перевод
Рис. 12.4 Несимметричный стрелочный перевод в осях
Таблица 12.5
Марка
рельса
Р18
Р24
Параметры стрелочных переводов железных дорог колеи 750 мм
Марка
Длина крестовины, м
Угол
Длина
Радиус
p
q
крестовины
крестовины
остряка, м
переводной
кривой, м
0
/
//
1/7
0,814
1,401
8 07 48
2,5
50,4
0
/
//
1/8
1,100
1,451
7 09 10
3,0
65,4
0
/
//
1/9
1,43
1,467
6 20 25
3,0
81,9
0
/
//
1/7
0,905
1,505
8 07 48
2,6
55,0
0
/
//
1/8
1,050
1,374
7 09 10
2,7
70,2
0
/
//
1/9
1,105
1,750
6 20 25
3,6
95,3
0
/
//
3,3
105,0
1/10
1,225
1,725
5 42 40
Стрелочный
угол
20 38/ 33//
20 10/ 10//
10 35/ 17//
20 38/ 33//
20 10/ 10//
10 35/ 17//
10 10/ 17//
I – главный путь; 2, 3, 4, 5 – приемно-отправочные пути;
6 – разбираемый ус; 7 – эксплуатируемый ус; 8 – строящийся ус
Рис. 12.5 Схемы железнодорожных станций
Таблица 12.6
Нормы проектирования узкоколейных железных дорог
Наименование показателей
Единица
Значения показателей для дорог
измерения Магистраль
Ветка А
Ветка Б
Ветка В
Количество дней работы в год (сезон)
дн.
Протяженность
км
Вид пути
–
Внутренний соединительный
Характер выполняемой работы
–
Поездное движение
3
Годовой объем вывозки древесины
тыс. м
Длина/масса расчетного поезда:
лесовозного
м/т
хозяйственного
м/т
Категория пути
–
Расчетная скорость движения
км/ч
м/с
Радиусы кривых в плане:
наибольший
м
наименьший (для трудных условий)
м
Минимально допустимая длина прямых
вставок:
между кривыми направленными в одну
сторону
м
между кривыми направленными в разные
стороны
м
Минимально допустимая длина элементов
продольного профиля
м
Наибольший продольный уклон в
порожняковом направлении
‰
Наибольший продольный уклон в грузовом
направлении
‰
Наименование показателей
Уклон кратной тяги в порожняковом
направлении
Уклон кратной тяги в грузовом направлении
Количество станций
Количество остановочных площадок
Допустимый уклон на остановочных
пунктах
Допустимый уклон на спусках при подходе
к остановочному пункту
Допустимый радиус кривой в плане на
остановочном пункте
Полезная длина станционных путей
Длина остановочной площадки
Количество путей на перегонах
Расстояние между осями соседних путей
Ширина земляного полотна
Вид пути
Тип рельсов
Число шпал на 1 км
Тип шпал
Толщина слоя балласта под шпалой
Материал балластного слоя
Ширина балластной призмы по верху
Коэффициент откоса балластной призмы
Марки крестовин стрелочных переводов:
несимметричных
симметричных
Окончание табл. 12.6
Единица
Значения показателей для дорог
измерения Магистраль
Ветка А
Ветка Б
Ветка В
‰
‰
–
3
–
–
–
–
–
–
1
–
1
–
1
–
‰
‰
‰
м
м
шт.
м
м
–
–
шт.
–
м
–
м
–
–
–
Бесстыковой
Стыковой
Таблица 12.12
Первая
цифра
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Величины углов поворота
Вторая цифра № варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
250 10/
350 10/
450 10/
400 20/
250 20/
350 40/
250 25/
270 25/
370 35/
470 35/
260 20/
360 20/
460 20/
160 20/
260 35/
360 50/
260 35/
280 35/
380 55/
480 45/
270 15/
370 15/
470 15/
470 35/
270 45/
370 55/
270 40/
290 45/
390 55/
490 55/
280 30/
380 30/
480 30/
380 50/
280 50/
380 50/
280 45/
280 45/
380 35/
480 55/
290 15/
390 15/
490 15/
290 45/
290 25/
390 45/
290 50/
320 55/
420 10/
420 15/
300 40/
400 40/
490 30/
490 45/
290 55/
390 15/
300 25/
320 35/
420 35/
420 45/
310 50/
410 50/
490 55/
390 15/
320 45/
390 30/
310 25/
330 15/
430 30/
430 45/
320 55/
420 55/
220 55/
260 25/
420 25/
320 45/
320 10/
340 20/
440 45/
340 10/
330 10/
430 10/
230 10/
330 40/
330 40/
430 40/
330 45/
350 45/
450 50/
450 20/
340 20/
440 20/
340 10/
350 55/
440 30/
440 55/
340 35/
360 45/
460 55/
330 15/
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
4 327 Кб
Теги
1262
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа