Гаврилов Э.В., Гридчин А.М., Ряпухин В.Н. Системное проектирование автомобильных дорог (часть I)

Подождите немного. Документ загружается.

Нормативную длину переходных кривых целесообразно увеличивать в 1,5 - 2

раза, что обеспечивает большую зрительную плавность.

В роли переходных кривых, кроме рассмотренных, используют кривые,

которые описываются уравнениями кубической параболы, биквадратной

параболы и т.д.

Введение переходных кривых вызывает смещение основной кривой внутрь

угла поворота. Если это смещение меньше 0,2 м, то переходную кривую не

устраивают.

Уширение проезжей части

При повороте автомобиля каждое колесо движется по самостоятельной

траектории. В результате ширина полосы проезжей части, которую занимает

автомобиль, увеличивается, рис.2.14.

Увеличение (приращение) полосы движения на кривой можно определить из

следующих соображений.

Рисунок 2.14 - Схема к определению приращения ширины полосы движения

на кривой.

Из подобия треугольников АВС и ВСД находим

АВ

ВС

СД

, или АС(2R - АC) =l

Поскольку АС << 2R, то 2RАС = l

Откуда

∆= =AC

За счет воздействия неровностей на дороге и закономерностей восприятия

водителем отклонений автомобиля от заданной траектории возникают

поперечные смещения автомобиля, которые необходимо учесть при назначении

уширения проезжей части. Поэтому

∆= +

005

vR,.

Проезжую часть уширяют с внутренней стороны кривой за счет обочин. В

пределах кривой уширение имеет постоянный размер, а затем постепенно

уменьшается на протяжении переходных кривых. На горных дорогах допускается

на кривых малых радиусов частичное размещение уширения на внешней обочине.

Вертикальные кривые

Продольный профиль состоит из отдельных участков с разными углами

наклона к горизонтальной плоскости. В местах сопряжения разных уклонов

происходит перелом поверхности дороги, вызывающий удары колес автомобиля и

его сильное раскачивание. Для смягчения переломов продольного профиля

вписываются выпуклые и вогнутые кривые. Однако назначение вертикальных

кривых не только в смягчении переломов, но в обеспечении видимости в

продольном профиле и безопасности движения.

Значение радиуса выпуклых вертикальных кривых определяют из условия

обеспечения расчетной видимости поверхности дороги водителем автомобиля.

Рисунок 2.15 - Схема к определению радиуса выпуклой кривой, где h

возвышение глаза водителя над уровнем проезжей части (h

=1,2м); h

возвышение препятствия.

Расчетное расстояние видимости состоит из двух отрезков l

и l

S = l

+ l

Из подобия треугольников АВС и АСД, принимая в связи с малостью h

по

сравнению с R АЕ = AF = h

,lhR

2= , аналогично lhR

2= . Расчетное

расстояние видимости

Sl l h h R=+= +

12 1 2

2()

тогда

2( )

При расчете на видимость поверхность дороги h

= 0

Минимальный радиус вогнутых вертикальных кривых рассчитывают из

условия допустимой перегрузки рессор, чтобы центробежное ускорение не

превышало величины, 0,5 - 0,7м/с .

при b=0,5м / с ,

65,

На вогнутых кривых малых радиусов в ночное время не обеспечена

видимость дороги. Поэтому радиусы вогнутых вертикальных кривых

проверяются применительно к условиям движения в ночное время. При угле

распространения пучка лучей фар над поверхностью дороги 2a и возвышении

центра фар над поверхностью дороги h

радиус вогнутой кривой из условия

обеспечения видимости в ночное время составит

2( sin )

Ширина полосы движения

Ширина одной полосы движения зависит от ширины кузова автомобиля а,

ширины колеи с , величины предохранительной полосы (запас) между колесом

автомобиля и кромкой проезжей части y и величина зазора безопасности от

кузова автомобиля до границы движения х при наличии на соседней полосе

встречного движения. Габарит автомобиля устанавливается в соответствии с

составом движения.

ас

yx.

Необходимая ширина проезжей части дороги с двумя полосами движения

определяется по формуле Н.Ф. Хорошилова

В = b + c + 2y + x,

где В - ширина проезжей части;

b - ширина кузова автомобиля;

с - расстояния между внешними гранями следа наиболее широко

расставленных колес (колея автомобиля);

х - зазор между кузовами встречных автомобилей;

у - расстояние от внешней грани следа колеса до края проезжей части.

Для величин х и y используются эмпирические формулы

x v v , y v

=+ + = +03 01.. .0.10.0075

где v - скорость , км/ч.

При обгоне

=+ +

03 0075

01 00075

.. ,

.. .

По другим данным х = у = 0.5 + 0.005v.

При обосновании ширины полосы движения следует рассматривать два

возможных случая встречи автомобилей : первый случай - встреча двух

быстроходных легковых автомобилей , второй - грузовые, относительно

тихоходные автомобили, но с большими габаритами.

На основе технико-экономических расчетов принимается оптимистическая

ширина полосы движения, т.к. ее размеры непосредственно влияют на

безопасность движения, скорость движения и пропускную способность.

Обеспечение видимости

Расчетная видимость (расстояние видимости) - это расстояние перед

автомобилем, на котором водитель должен видеть перед собой дорогу, чтобы,

заметив препятствие, осознать его опасность и успеть объехать или затормозить

остановиться.

В теории технического проектирования дорог рассматриваются две группы

схем назначения расчетной видимости: схемы, предусматривающие остановку

автомобиля перед препятствием или встречным автомобилем; схемы, исходящие

из объезда препятствия или обгона попутного автомобиля с заездом на смежную

полосу движения.

В первом случае расчетная видимость определяется по формуле

±+

36 254

.( )

где l

- запас расстояния (5-10м).

Во втором случае (схема обгона с возвращением на свою полосу) расчетная

видимость определяется по формуле

об г o

=+++

−

(),

ll l

vv v

2 ϕ

где l

- путь, который проходит автомобиль, за время реакции водителя;

- длина автомобиля;

, v

- cкорости переднего и заднего автомобилей соответственно, м/с.

Минимальное необходимое расстояние боковой видимости определяется по

формуле

бок

где S - расчетная видимость из условия остановки перед препятствием;

, v

- расчетные скорости движения автомобиля и пешехода соответственно.

Для обеспечения видимости на кривых в плане с внутренней стороны кривой

убираются все ограничения видимости, назначается срезка откосов выемки.

Общая ширина срезки определяется по формуле

απα

=−













+−













21802

cos sin ,

где δ - ширина срезки;

α - центральный угол кривой;

- радиус траектории автомобиля;

R - радиус кривой в плане;

S - расчетная видимость.

Срезку начинают на прямой или переходной кривой на расстоянии

видимости S от начала и конца кривой. В пределах кривой ширина срезки

назначается одинаковой .

Условие обеспечения видимости поверхности дороги является основным при

назначении радиусов выпуклых круговых вставок в продольном профиле дороги

()

где R

- радиус выпуклой круговой вставки;

L - проекция расстояния от водителя до препятствия на вертикальную

плоскость;

- возвышение глаза водителя над поверхностью дороги;

- возвышение препятствия над поверхностью дороги.

Радиус вогнутых кривых определяют исходя из значения центробежной

силы, допустимой по условиям самочувствия пассажира и перегрузки рессор.

Условие обеспечения видимости на вогнутых кривых проверяется

применительно к движению в ночное время:

вог

где h

- возвышение центра фары над поверхностью дороги.

2.3.4 Нормирование модулей упругости нежесткой дорожной одежды

Опыт эксплуатации нежестких дорожных одежд позволяет утверждать, что

наиболее целесообразно связать устойчивость многослойной дорожной одежды с

необходимостью удовлетворения требованию прочности верхних, наиболее

жестких слоев, которые прогибаются под воздействием повторных проходов

тяжелых автомобилей. Зная длительную прочность или предельное относительное

удлинение при изгибе покрытия, а также модули упругости покрытия

нижележащих слоев основания, можно установить предельный прогиб или

толщину покрытия, при которых оно не подвергалось бы разрушению.

Однако длительная прочность при изгибе различных покрытий и их модули

упругости меняются в весьма большиз пределах в зависимости от температуры и

продолжительности приложения нагрузки и трудно поддаются проверке.

Поэтому целесообразно использовать зависимость между суточным или

движением расчетных автомобилей и допустимым (нормативным) прогибом

покрытия или модулем его упругости в неблагоприятный период года.

Нормативный (требуемый) модуль упругости вычисляют по формуле

РД

,==

−l

или Е

тр

1 µ

где: Р- удельное давление на дорожное покрытие от расчетного автомобиля,

Мпа;

Д - диаметр круга, равновеликого следу колеса, см;

l - прогиб, см;

- модуль Юнга, Мпа;

µ - коэффициент Пуассона.

В процессе расчета одежды должно быть достигнуто равенство между

нормативным модулем упругости (Е

общ

) запроектированной дорожной одежды.

Значения упругого прогиба, определяемого под колесом, могут колебаться в

определенных пределах даже для одинаковой конструкции дорожной одежды.

Кроме того, нормативный прогиб (модуль упругости) меняется в

зависимости от толщины различных слоев дорожной одежды и соотношения их

модулей упругости.

Колебания нормативного прогиба вызывают деформации дорожных одежд,

свидетельствующие об их недостаточной прочности. Модуль упругости, при

котором еще не возникают деформации, свидетельствующие о недостаточной

прочности, но ниже которого указанные деформации уже появляются, называется

допустимым модулем упругости (Е

доп

Допустимый модуль зависит от многих факторов, в том числе от качества

покрытия; в связи с этим даже при внешне одинаковых условиях величина

допустимого модуля упругости может в различных точках изменяться в

определенных пределах. Поэтому допустимый модуль упругости, учитывая

возможные разбросы, должен с заданной вероятностью гарантировать

достаточную прочность на участке.

Основные факторы, влияющие на величину допустимого, а соответственно, и

требуемого модуля упругости можно свести в четыре группы:

1. Деформативная способность покрытия. Чем более жесткие (мало-

деформируемые) материалы изменяются в покрытии, тем при меньших величинах

вертикальных деформаций в них могут возникнуть значительные растягивающие

напряжения от изгиба, превосходящие допустимые. Происходит растрескивание и

разрушение покрытия.

Прочность такого покрытия будет обеспечена, если допустимый прогиб

будет мал, а следовательно допустимый модуль достаточно большой.

Для более деформативных покрытий допустимый прогиб будет больше, а

допустимый модуль - меньше. В общем случае нормативный прогиб меняется в

зависимости от толщины различных слоев дорожной одежды и соотношения их

модулей упругости. Для двухслойной системы прогиб l под нагрузкой от колеса

l=Ф(

;),

где h - толщина верхнего слоя дорожной одежды;

Д - диаметр круга, равновеликого отпечатка колеса;

, Е

- модули упругости верхнего и нижнего слоев.

Приняв, что Е

тр

= Е

общ

= Е

экв

двухсметной системы О.Я. Шехтер получила

l =

0.55 РД

⋅

тогда

тр

⋅

РДЕ

РД

нв

055 055..

Если проранжировать материалы покрытия по жесткости, то наибольшей

жесткостью, а следовательно, и наибольшим допустимым модулем упругости

будут обладать дорожные одежды с цементобетонными и асфальтобетонными

покрытиями.

Покрытия с большей деформативной способностью (щебеночные и

гравийные , обработанные органическим вяжущим, особенно жидким вяжущим)

имеют пониженный допустимый модуль.

Покрытия, не содержащие вяжущих, сохраняют свои свойства и

работоспособность при значительных деформациях, соответствующих еще более

низким модулем упругости.

2. Величина расчетной нагрузки. Чем больше расчетная нагрузка, тем

большие напряжения возникают в слоях дорожной одежды и грунтах земляного

полотна. Для снижения этих напряжений слой дорожной одежды должен обладать

повышенной распределяющей способностью и соответственно большим модулем

упругости. Поэтому с увеличением расчетной нагрузки возрастает величина

допустимого модуля.

Величина расчетной нагрузки характеризуется удельным давлением (Р) и