ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Транспортно-логистическая инфраструктура: основные понятия
1.2 Асфальто-бетонное дорожное покрытие
1.3 Особенности и свойства асфальтобетона
1.4 Классификация асфальтобетона
Вывод по разделу один
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
Вывод по разделу два
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Технические нормативы автомобильной дороги
3.2 Материалы, используемые для асфальтобетонного покрытия
3.3 Проектирование конструкций дорожной одежды
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Вывод по разделу три
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
транспортный логистический дорожный покрытие
ВВЕДЕНИЕ
Переход на рыночные отношения показал, что транспортные предприятия оказались в прямой зависимости от конкурентоспособности своей деятельности. Предприятия вынуждены выполнять требования клиента и предоставлять услуги на все более высоком качественном уровне, чтобы удержать существующих клиентов и привлечь новых в сложившихся непростых условиях на современном рынке. Имея достаточно сложную структуру [5], объекты транспортно-логистической структуры постоянно развиваются и требуют реорганизации в условиях конкуренции. Без развитой транспортной инфраструктуры функционирование таких объектов было бы невозможно.
Современная автомобильная дорога представляет собой комплекс сложных инженерных сооружений, обеспечивающий движение транспортного потока с высокими скоростями и необходимую безопасность и комфортабельность движения. Автомобильные дороги должны проектироваться и строиться таким образом, чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателей.
Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных и климатических факторов (снежным заносам, увлажнению выпадающими осадками, поверхностными и грунтовыми водами и др.). Эти особенности функционирования автомобильных дорог обязательно должны быть учтены при проектировании проектной линии продольного профиля (назначение руководящих рабочих отметок, контрольных отметок водопропускных сооружений) и земляного полотна.
При проектировании автомобильной дороги как объекта транспортно-логистической инфраструктуры необходимо в совершенстве владеть приемами оптимального выбора трассы на местности и сбора данных, необходимых для обоснования проектных решений, уметь рассчитывать технические нормативы дороги, обеспечивающие удобство и безопасность грузовых и пассажирских автомобильных перевозок. Поэтому от проектировщиков прежде всего требуются творческий подход к проектированию автомобильных дорог, умение находить технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения.
Цель курсового проекта — проектирование объекта транспортно-логистической инфраструктуры — участка автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием дорожной одежды. Для этого необходимо решать следующие задачи: исследовать особенности района проектирования участка с привязкой к конкретным условиям: рельефу, грунтово-геологическим и гидрологическим условиям, экономическому развитию области, региону; при проектировании элементов автодороги в поперечном профиле все решения должны быть направлены на повышения качества, надежности, долговечности, безопасности автодороги; проектирование оптимального варианта дорожной одежды.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Транспортно-логистическая инфраструктура: основные понятия
Логистическая инфраструктура — сеть транспортно-логистических центров (ТЛЦ), представляющих комплекс складских, терминальных площадей различного назначения, информационно-вычислительных центров, контейнерных площадок, инженерных сетей и других обустройств, обеспечивающих консолидацию грузопотоков, передачу их на транспорт общего пользования, информационное, финансовое и др. обслуживание перевозки, распределение и организацию доставки прибывших в адрес ТЛЦ грузов по грузополучателям, общие вопросы управления логистической инфраструктурой (парк подвижного состава собственного транспорта; оборудование, которое эксплуатируется и подлежит ремонту; подъездные пути, относящиеся, например, к складскому хозяйству; складские здания и помещения; складское, производственное и коммуникационное оборудование); управление собственным транспортным хозяйством, работой подвижного состава на линии (диспетчерские службы, подразделения по планированию маршрутов движения) [9].
Рынок транспортных услуг — один из самых динамичных в мире. Рост экономики сопровождается бурным ростом рынка транспортных, экспедиторских и логистических услуг. Перемены в экономике России сейчас неизбежны, и, прежде всего, необходима срочная модернизация и строительство транспортно-логистической инфраструктуры. Актуальной задачей стало усиление региональных аспектов в развитии транспортной инфраструктуры, что полностью соответствует целям Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года. Речь идет не просто о реализации проектов по развитию транспортно-логистической инфраструктуры, а о согласованном развитии и организации взаимодействия различных видов транспорта и пользователей транспортных услуг. Необходимо активно развивать транспортные коридоры и комплексные транспортные узлы.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Автомобильные дороги являются связующим звеном между объектами транспортно-логистической инфраструктуры, поэтому от проектирования земляного полотна и конструкции дорожных одежд напрямую зависит скорость и качество доставки грузов, а также эффективность функционирования объектов логистической инфраструктуры.
Автомобильная дорога состоит из земляного полотна и дорожной одежды. Земляное полотно — конструктивный элемент автомобильной дороги, обеспечивающий ее проектное положение, прочность, устойчивость, незаносимость и безопасное движение по ней. Полоса земли, на которой устраивают проезжую часть и обочины, называется земляным полотном. Земляное полотно включает следующие элементы: верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой); тело насыпи (с откосными частями); основание насыпи; основание выемки; откосные части выемки; устройства для поверхностного водоотвода; устройства для понижения или отвода грунтовых вод (дренаж); поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней и т. п.)[1].
Земляное полотно отделяется от прилегающей местности откосами или боковыми канавами, которые служат для осушения земляного полотна и отвода поверхностной воды. При устройстве земляного полотна в насыпи грунт подвозят из находящихся вблизи выемок или при его недостатке берут из закладываемых около дороги неглубоких выработок, называемых резервами. Избыточный грунт из выемок укладывают в валы, называемые кавальерами.
Особенности инженерно-геологических условий участка следует определять типом местности по условиям увлажнения верхней толщины грунтов и характеру поверхностного стока, свойствами и условиями залегания грунтов в пределах толщи, принимаемой во внимание при проектировании, гидро и геологическими, мерзлотными условиями и процессами, включая воздействие техногенных факторов (с учетом освоенности территории), геоморфологическими особенностями (рельефом) и др.
Поперечным профилем дороги называется изображение, полученное сечением дороги вертикальной плоскостью, перпендикулярной оси дороги [1].
Основные параметры поперечного профиля дороги [2] приведены в табл. 1.
Таблица 1 — Основные параметры поперечного профиля
В поперечном профиле дорог вдоль проезжих частей с обеих сторон устраивают грунтовые полосы обочины, которые создают боковой упор для дорожной одежды проезжей части и используются для временной стоянки автомобилей. Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей на проезжей части устраивают дорожную одежду, которая представляет собой уложенную на поверхность земляного полотна твердую монолитную конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию климатических факторов и колес транспортных средств [1]. Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомобилей, затухают с глубиной.
Это позволяет проектировать дорожную одежду многослойной, используя в отдельных ее слоях материалы различной прочности в соответствии с действующими усилиями и интенсивностью влияния природных факторов.
Дорожная одежда представляет многослойную конструкцию и включает слои [6]:
1. Покрытие — верхний, наиболее прочный, обычно водонепроницаемый, относительно тонкий слой одежды, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес, а также воздействию природных факторов. Поскольку покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих материалов, ему придают минимальную допустимую толщину. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления с шиной). В конструкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего необходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа), не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому восстановлению в процессе эксплуатации дороги. Поверх покрытий, не обладающих достаточной водонепроницаемостью и сопротивлением истиранию, устраивают тонкие защитные слои (слои поверхностной обработки) путем разлива органических вяжущих материалов с засыпкой одномерным мелким щебнем. Поверхностную обработку применяют также для повышения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации;
2. Основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на расположенные ниже дополнительные слои одежды или на грунт земляного полотна (подстилающий грунт) и потому должно быть монолитным, устойчивым против сдвига и изгиба. Основание не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, а влияние погодных факторов передается на него в несколько смягченном виде. Поэтому для его устройства можно использовать материалы меньшей прочности, чем в покрытие и слое износа. Широкое использование для него должны находить местные материалы — прочные отходы промышленности, слабые каменные материалы, обработанные вяжущими. Основание может состоять из одного или нескольких слоев. В последнем случае верхние слои основания устраивают из более прочных материалов.
3. Дополнительные слои основания из материалов, устойчивых при увлажнении, укладывают между основанием покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна на участках с неблагоприятными климатическими и грунтово-гидрологическими условиями. В местах, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления и пучения, вводят дополнительный слой из пористых материалов (песка, гравия или щебня), который называют дренирующим, противопучинным или морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних слоев земляного полотна.
4. Грунт земляного полотна (подстилающий грунт, «рабочий слой» земляного полотна) — тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна, на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответственным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном, не подверженном пучению земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увеличения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости. Никакое увеличение толщины слоев каменных материалов не может обеспечить прочность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом неуплотненном или переувлажненном грунтовом основании.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Выбор типа дорожной одежды, является важным и ответственным решением. Чем выше техническая категория дороги, тем более высокие требования предъявляются к прочности и капитальности дорожной одежды.
Дорожные одежды подразделяются на капитальные, облегченные, переходные и низшие. К каждому из названных типов дорожных одежд относятся покрытия различных видов.
Различают жёсткие и нежёсткие дорожные одежды.
К жёстким дорожным одеждам следует относить одежды имеющие:
- цементобетонные монолитные покрытия;
- асфальтобетонные покрытия на основаниях из цементобетона;
- сборные покрытия из железобетонных и асфальтобетонных плит.
Покрытия в зависимости от капитальности конструкции, характера движения и технико-экономических показателей бывают:
1. Усовершенствованные капитальные (цементобетонные, монолитные и сборные; асфальтобетонные, укладываемые в горячем и теплом состоянии);
2. Усовершенствованные облегченные (из щебеночных и гравийных материалов, обработанных органическими вяжущими, из холодного асфальтобетона и др.);
3. Переходные (щебеночные, шлаковые, гравийные, из грунтов, укрепленных вяжущими материалами и др.);
4. Низшие (грунтовые, улучшенные различными местными материалами).
1.2 Асфальтобетонное дорожное покрытие
Впервые асфальтобетонное покрытие было применено для покрытия тротуаров Королевского моста в Париже в 30-х годах XIX столетия.
Первый участок асфальтобетонного покрытия в России был построен на Волоколамском шоссе в 1928 году.
Асфальт (от греч. άσφαλτος — горная смола) — смесь битумов (60-75 % в природном с минеральными материалами: гравием и песком; 13-60 % в искусственном с (щебнем или гравием, песком и минеральным порошком). Применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев, лаков и др.
Асфальт может быть природного и искусственного происхождения. Часто словом асфальт называют асфальтобетон — искусственный каменный материал, который получается в результате уплотнения асфальтобетонных смесей. Природный асфальт образуется из тяжёлых фракций нефти или их остатков в результате испарения её лёгких составляющих и окисления под влиянием гипергенеза. Встречается в виде пластовых жильных залежей, а также пропитанных проницаемых пластов и озёр в зонах естественного выхода нефти на земную поверхность (содержание в породах от 2-3 до 20 %). Твёрдая легкоплавкая масса чёрного цвета с блестящим или тусклым раковистым изломом. Плотность 1,1 г/см³, температура плавления 20-100 °C. Содержит 25-40 % масел и 60-75 % смолисто-асфальтеновых веществ. Элементный состав (%): 80-85 C, 10-12 Н, 0,1-108, 2-3 О. Месторождения асфальта имеются на территории бывшего СССР, в Венесуэле, Канаде, Франции, на о. Тринидад и др. Смешиваясь с минеральными составляющими (песком, гравием и пр.) он превращается более или менее мощную кору на поверхности больших «нефтяных озёр». Такой асфальт широко распространён в районах неглубокого залегания или выхода на поверхность земли нефтеносных пород и обычно заполняет трещины и каверны в известняках, доломитах и других породах.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Искусственный асфальт или асфальтобетонная смесь — это строительный материал в виде уплотнённой смеси щебня, песка, минерального порошка и битума. Различают горячий, содержащий вязкий битум, укладываемый и уплотняемый при температуре не ниже 120 °C; тёплый — с мало-вязким битумом и температурой уплотнения 40-80 °C; холодный — с жидким битумом, уплотняемый при низкой температуре окружающего воздуха, но не ниже 10 °C. Асфальтобетон применяют для покрытий дорог, аэродромов, площадок и пр. Так же используются модифицирующие добавки, в том числе, которые являются продуктом переработки автомобильных покрышек, например «Унирем»[10].
Виды выпускаемого асфальтобетона: мелкозернистый; крупнозернистый; песчаный; литой; вибролитой; с резиновой крошкой; шероховатое тонкослойное покрытие (ШТП); щебенно-мастичный — асфальтобетон (ЩМА).
1.3 Особенности и свойства асфальтобетона
Асфальтобетон — строительный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси минеральных заполнителей (щебня, песка, тонкоизмельченного минерального порошка) с органическим вяжущим (битумом или дегтем). Асфальтобетон применяется главным образом для строительства дорог, а также для устройства полов в промышленных зданиях.
Асфальтобетонные покрытия являются наиболее оптимальным типом покрытия для дорог. Они обладают достаточно высокой прочностью, устойчивостью к атмосферным осадкам и колесам автомобилей, легко поддаются механизированной уборке, не пылят, поглощают шум от движения колес транспортных средств, а также создаются мягкую езду. Эти достоинства асфальтобетонных покрытий позволяют их широко использовать в дорожном строительстве. Вязкость применяемого битума и температура укладки в покрытие разделяют асфальтобетонные смеси на три типа: холодные, теплые и горячие.
В зависимости от способа уплотнения смеси могут быть укатываемыми и литыми. При использовании укатываемых смесей потребуется уплотнение катками. Литые смеси обладают большим содержанием минерального порошка и битума, обладают более высокой температурой нагрева, тем самым они подвержены самоуплотнению, приобретая высокую прочность без привлечения катков. Асфальтобетонные покрытия из горячих укатываемых смесей укладывают в сухую погоду, весной температура воздуха не должна быть ниже 5°С, а осенью не ниже 10°С. При использовании покрытий из теплых смесей укладка производится в сухую погоду, но при температуре воздуха до -10°С. Возможна укладка асфальтобетонных покрытий и при более низких температурах [10].
Необходимо, чтобы асфальтобетонная смесь отвечала требованиям ГОСТа. Перед началом работ по строительству асфальтобетонных покрытий требуется оградить асфальтируемый участок дороги (обычно это делают инвертарными щитами). Перед щитами устанавливают соответствующие знаки, по наступлению темноты участок работ освещается сигнальными лампами. Начальный этап асфальтобетонного покрытия предполагает тщательную подготовку основания, для этого с помощью уборочных машин участок очищают от пыли и грязи, а затем его высушивают. Высушивание основания производят разогревателями, если таких не имеется, то используют песок, который предварительно нагревался в сушильном барабане до температуры порядка 250 °С. Чтобы асфальтобетон лучше сцеплялся с основанием его обрабатывают битумной эмульсией, либо жидким битумом. Одновременно с этим, битумом обмазывается нижняя часть бортовых камней, а также иных сооружений на проезжей части, которые контактируют с кромкой покрытия (люки, решетки).
Возможна реконструкция уже имеющихся дорог, использующихся как основания для асфальтобетонного покрытия. Для этого применяют укладку выравнивающего слоя, которым может быть пористый асфальтобетон или черный щебень. Двухслойное асфальтобетонное покрытие состоит из комплекса операций. Сначала асфальтобетон доставляется к месту работ, затем происходит укладка в нижний слой покрытия, потом уплотняется верхний слой. Для уплотнения смеси используются катки на пневматических шинах или виброкатки.
Асфальтобетонное покрытие имеет ряд положительных свойств и высоких транспортно-эксплуатационных показателей: медленное изнашивание под действием тяжелых транспортных средств; сравнительно высокая прочность и устойчивость к воздействию климатических факторов и воды; гигиеничность (не пылит и легко очищается от пыли и грязи); простота ремонта и усиления покрытия. Асфальтобетонное покрытие укладывают на дорогах с продольным уклоном до 60 промилей.
Поперечный уклон назначают в пределах 15-20 промилей. Конструкции дорожных одежд с асфальтобетонными покрытиями непрерывно изменяются в связи с тем, что транспортные нагрузки и интенсивность движения постоянно увеличиваются. На дорогах II и I категорий конструкции стали более мощными, в основании, все чаще применяется тощий (укатываемый) бетон толщиной 20-35 см, а суммарная толщина укладываемого асфальта равна 18-25 см. Сроки службы асфальтобетонных покрытий зависят не только от качества асфальтобетона, но и от конструкции дорожной одежды.
Одинаковое по качеству асфальтобетонное покрытие по-разному работает на различных основаниях. В асфальтобетонных покрытиях, уложенных на основании из монолитного цементобетона, появляются трещины из-за теплофизической несовместимости материалов покрытия и основания, т.е. швы и трещины в цементобетонных основаниях повторяются в асфальтобетонных покрытиях. Щебеночные основания лишены этого недостатка, но они подвержены неравномерным усадкам, происходящим из-за взаимного перемещения зерен щебня под влиянием многократных воздействий транспортных нагрузок.
В настоящее время в основаниях часто применяется тощий (укатываемый) бетон. Этот материал лучше других подходит для наших условий дорожного строительства. Применительно к выбранной конструкции дорожной одежды необходимо выбрать тип асфальтобетонной смеси. Покрытия из асфальтобетонных смесей следует устраивать в сухую погоду. Технология устройства асфальтобетонных покрытий допускает механизированное строительство.
К основным свойствам асфальтобетона относят: предел прочности при сжатии и растяжении, водостойкость, химическую стойкость, удобоукладываемость.
1. Прочность при сжатии определяют на гидравлических прессах при температуре 50, 20 и 0°С. С повышением температуры прочность асфальтобетона понижается. С увеличение вязкости битума в пределах рекомендуемых марок дорожных битумов прочность асфальтобетона увеличивается. Кроме испытания на сжатие, цилиндрические образцы испытывают на сжатие по образующей — «бразильский метод», создавая давление на боковую поверхность образца. Такое испытание отражает предельное сопротивление материала растягивающим напряжениям. Прочность асфальтобетона при растяжении в 6-8 раз меньше, чем при сжатии. Предел прочности асфальтобетона при сжатии и растяжении во многом зависит от сцепления и внутреннего трения минеральных зерен между собой. Внутреннее трение зависит от величины поверхностного соприкосновения зерен в единице объема, а сцепление — от силы прилипания вяжущего к поверхности минеральных частиц и толщины битумной пленки. Применение щебня, искусственного песка (вместо гравия и природного песка) повышает величину трения, а следовательно, и прочность асфальтобетона. Независимо от состава и качества исходных материалов на прочность асфальтобетона оказывает существенное влияние степень уплотнения смеси непосредственно в покрытиях.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
2. Водостойкость. При взаимодействии асфальтобетона с водной средой изменяются его структурно-механические свойства — прочность, пластичность и др. Асфальтобетоны, приготовленные с использованием основных горных пород и шлаков, имеют большую водоустойчивость, чем приготовленные с использованием кислых пород. На качество асфальтобетона значительное влияние оказывает влажность свежеприготовленной смеси: чем она выше, тем качество асфальтобетона хуже. Применение сухих и чистых материалов повышает водостойкость асфальтобетона. Минеральные материалы, обработанные активатором (известь, поверхностно-активные добавки, малые дозы дегтя), также способствуют повышению водостойкости асфальтобетона.
3. Химическая стойкость — способность асфальтобетона сохранять постоянный групповой состав вяжущего материала. Химическая стойкость отражает способность асфальтобетона и, в частности, его вяжущей части сопротивляться процессам старения. Процессы старения, изменение группового состава битума возникает под влиянием окисления, свата, нагревания, испарения легких фракций и др. Старение вяжущего материала снижает эксплуатационные качества асфальтобетонного покрытия, делая его более хрупким, а поэтому новее стойким к ударным нагрузкам и пониженным температурам окружающего воздуха. Старение асфальтобетона и его вяжущего компонента проверяется методами тепловой обработки или длительного прогрева, испытанием образцов на погодоустойчивость в натурных и искусственных условиях. При проектировании следует строго учитывать условия, в которых будет работать асфальтобетон, так, например, присутствие минеральных солей в воде (сульфат магния, натрия) даже в малых количествах, например до 1%, может сравнительно быстро разрушить структуру асфальтобетона.
4. Удобоукладываемость. Свойства асфальтобетона во многом зависят от качества приготовленной и уплотненной смеси. Смесь, предназначенная к укладке в горячем состоянии, должна иметь хорошую удобоукладываемость. Чем больше вязкость битума, тем менее подвижна будет смесь и тем больше потребуется механических усилий для ее оптимального уплотнения. Подвижность и рыхлость асфальтобетонной смеси зависят от ее структуры, количества битума и качества минерального порошка. Смесь, обладающая хорошей удобоукладываемостью, равномерным слоем распределяется асфальтоукладчиком, быстро формируется при уплотнении.
1.4 Классификация асфальтобетона
Асфальтобетоном называют материал, который получается в результате уплотнения специально рассчитанной и тщательно приготовленной при определенной температуре смеси щебня, природного или дробленого песка, минерального порошка и нефтяного битума. Если вместо битума принимают дегтевые вяжущие материалы, то получаемые на их основе бетоны называют дегтебетоном.
Материал, который получают при смешении битума с минеральным порошком, принято называть асфальтовяжущим веществом, а при введении в асфальтовяжущее вещество песка получают асфальтовый раствор. Асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости применяемого битума и температуры, при которой смесь укладывают и уплотняют в покрытии, подразделяют на горячие, теплые и холодные.
Горячие асфальтобетоны приготавливают с использованием вязких битумов при t=140-160°С и укладкой их в покрытие при температуре ее менее 120°С. Формирование структуры бетона происходит в период уплотнения. Теплые асфальтобетоны приготавливают на битумах пониженной вязкости при
t=90-130°С и укладывают в покрытие при t=50-80°С. Формирование структуры бетона происходит от нескольких часов до 10-15 суток, в зависимости от применяемого битума [4].
Холодные асфальтобетоны приготавливают на жидких битумах при t до 120°С и укладывают в покрытие после полного остывания. Формирование структуры происходит, в течение 20-30 суток, в зависимости от скорости загустения битума, интенсивности движения транспорта и погодных условий.
В зависимости от крупности минеральных материалов асфальтобетоны делят на: крупнозернистый — с максимальным размером частиц до 25 мм; мелкозернистый — с максимальным размером частиц до 15 мм; песчаный- с максимальным размером частиц до 5 мм.
По плотности асфальтобетоны делят на плотные с остаточной пористостью <5% и пористые с остаточной пористостью 5-10%. По содержанию и виду скелетных фракций асфальтобетонные смеси подразделяют на типы:
а) для плотного (горячего и теплового асфальтобетона):
А- многощебенистые с содержанием щебня 50-65%
Б — среднещебенистые с содержанием щебня 35-50%
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
В — малощебенистые с содержанием щебня 20-35%
Г — песчаные из дробленого песка, частицы размером 1,25-5,00 мм, 33% Д — песчаные из природного песка, частицы размером 1,25-5,00 мм, 14%
б) для холодного асфальтобетона:
- щебенистые фракции 5-15 или 3-10 мм, 35-50%
- малощебенистые фракции 5-15 или 3-10 мм, 18-35%
- песчаные, частицы размером 1,25-5,00 мм, 33%.
По способу уплотнения асфальтобетоны делят на укатываемые, трамбованные, вибрированные и литые.
По степени насыщения асфальтобетона основными структурообразующими компонентами (щебень, дробленый гравий) в нем выделяют базальную, поровую и контактную структуры.
В асфальтобетоне с базальной структурой зерна крупного компонента не имеют взаимных контактов, они как бы погружены в растворную часть. Механические свойства бетона обуславливаются преимущественно свойствами асфальтового раствора. Дальнейшее насыщение асфальтобетона структурообразующими компонентами приводит к контактированию зерен через тонкие прослойки вяжущего и формированию поровой структуры, при которой образуется плотный каркас из зерен, способный воспринять значительные внешние усилия. В этом случае объем асфальтового раствора соответствует объему пустот в щебеночном остове. Дальнейшее увеличение содержания щебня приводит к формированию контактной структуры, в которой объем пустот в щебеночном составе превышает объем асфальтового раствора.
Литой асфальтобетон представляет собой рационально подобранную смесь щебня, песка, минерального порошка и битума, приготовленную и уложенную в покрытие в горячем состоянии. От горючего асфальтобетона литой отличается большим содержанием минерального порошка и битума, технологией приготовления и методом укладки. Положительные свойства литого асфальтобетона: малая масса по сравнению с другими дорожными покрытиями; он почти не требует затраты рабочих на уплотнение; покрытие из литого асфальтобетона благодаря большой плотности и отсутствию пор водонепроницаемо; при реконструкции дороги существующее покрытие может быть использовано снова в полном объеме и почти без добавления новых материалов. Отрицательные свойства: вероятность образования вздутий — пузырей на покрытии, трещин при отрицательной температуре. Для приготовления литого асфальтобетона применяют мелкий щебень, природный или искусственный песок, минеральный порошок желательно с повышенным содержанием частиц мельче 0,071 мм. Укладывают при температуре не менее 150°С.
Битумоминеральные смеси представляют собой материал, приготовленный путем смешения в смесительных установках в нагретом состоянии щебеночных (гравийных) материалов, природного или дробленого песка, минерального порошка и битума, взятых в определенных соотношениях. В зависимости от марки применяемого битума и температуры смесей при укладке в покрытие их подразделяют на теплые, горячие, холодные.
Битумоминеральные смеси в зависимости от наибольшего размера зерен подразделяют на крупнозернистые с размером зерен до 40 мм, среднезернистые — до 20 мм, мелкозернистые — до 15 (10) мм, песчаные — до 5 мм. Для приготовления битумоминеральных смесей можно применять минеральные материалы более низкого качества, чем для соответствующих видов асфальтобетона. В качестве минерального порошка, кроме известнякового, допускается применять отходы асбестоцементного производства, зол уноса и др.
Горячие и теплые битумоминеральные смеси применяют для устройства покрытий и оснований на дорогах III и IV категорий, холодные — для тех же целей на дорогах IV и V категорий.
Вывод по разделу один
В теоретической части рассмотрены основные понятия транспортно-логистической инфраструктуры. Автомобильные дороги являются связующим звеном между объектами транспортно-логистической инфраструктуры, поэтому от проектирования земляного полотна и конструкции дорожных одежд напрямую зависит скорость и качество доставки грузов, а также эффективность функционирования объектов логистической инфраструктуры. Рассмотрены классификация, свойства асфальтобетонного покрытия.
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
Общая характеристика района проектирования участка
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
В современных границах Челябинская область существует с 6 февраля 1943 года. Область обладает значительным производственным, трудовым и научным потенциалом, разнообразной ресурсной базой, развитой инфраструктурой и выгодным транспортно-географическим положением; занимает площадь в 88,5 тыс.кв. км (0,5% площади России) и простирается с юга на север на 490 км, с запада на восток — на 400 км. Общая протяженность границ области составляет 2750 км. На севере Челябинская область граничит со Свердловской (протяженность границы — 260 км), на востоке — с Курганской (протяженность границы — 410 км), на юге — с Оренбургской (протяженность границы — 200 км) областями, на западе — с Республикой Башкортостан (протяженность границы — 1150 км). Юго-восточная часть границы области с Казахстаном протяженностью 730 км является государственной границей Российской Федерации [7].
Челябинская область расположена в основном на восточных склонах Южного Урала и прилегающих территориях Зауральского пенеплена; на северо-западе захватывает часть горных хребтов Урала; самая высокая вершина области гора Нургуш (1406м). По характеру поверхности в Челябинской области выделяются две части: западная с грядово-холмистым рельефом (средняя высота 300-500м) и восточная равнинная, имеющая многочисленные западины, пологие гривы (высотой до 20м) и межгривные понижения. Центральная часть область холмистая (высотой до 100 — 200м). Осадков от 600мм в горной части до 350мм в год на равнинах; максимум приходится на лето. Главные реки — Урал и Миасс. Ресурсы гидроэнергии рек 0,3 ГВт. Для водоснабжения Магнитогорска создано Верхнеуральское водохранилище, Челябинска — Аргазинское и Шершнёвское водохранилища. Многочисленны озёра с пресной и солёной водой; крупнейшие из них — Увильды, Иртяш, Тургояк, Большие Касли, Чебаркуль. Преобладают обыкновенные и выщелоченные черноземы, встречаются также серые лесные, горно-лесные серые и лугово-чернозёмные почвы. Лесопокрытая площадь составляет более ¼ всей территории Челябинской области; запасы древесины 185млн. м³.
Растительность представлена на Севере осиново-берёзовыми и сосновыми лесами, в центральной части-лесостепью, на юге — разнотравно-злаковыми степями. В горах-елово-пихтовые леса с примесью сосны, лиственницы, липы и дуба. Животный мир состоит преимущественно из лесных и степных форм. Челябинская область — одна из наиболее развитых в индустриальном отношении областей. Большую часть продукции народного хозяйства даёт промышленность, главным образом тяжёлая. Основные отрасли — чёрная и цветная металлургия, машиностроение и металлообработка, химическая промышленность. Энергетика Челябинской области базируется на местном топливе (челябинский буроугольный бассейн) только частично. Крупнейшие предприятия чёрной металлургии — Магнитогорский металлургический комбинат имени В.И. Ленина. Заводы: металлургический, трубопрокатный и ферросплавный — в Челябинске, а также заводы в Златоусте, Аше и Чебаркуле, магнитогорский калибровочный и метизно-металлургические заводы. Производство огнеупоров — на заводе «Магнезит» в Сатке. Цветная металлургия включает Карабашский медеплавильный и Верхнеуфалейский никелевый комбинаты, Челябинский электролитный цинковый завод. Горнодобывающая промышленность представлена добычей железной руды (Бакальское, Магнитогорское, Златоустовские железорудные месторождения), магнезита (Саткинская группа месторождений), графита (Тайгинское месторождение), бурого угля (Челябинский буроугольный бассейн), огнеупорных глин (Нижнеувельское месторождение). Ведущими являются транспортное (производство тракторов и автомобилей), строительно-дорожное, горношахтное и сельскохозяйственное машиностроение. Протяженность железных дорог 1,8 тыс. км(1976). Главные линии широтного направления: Уфа-Челябинск-Курган, Белорецк-Магнитогорск-Карталы-Тобол. Большую роль играет также меридиальная железная дорога Орск-Карталы-Троицк-Челябинск-Екатеринбург.
Челябинская область расположена в третьей дорожно-климатической зоне — зоне лесов с избыточным увлажнением грунтов. Характеризуется избыточным увлажнением грунта вследствие значительного количества выпадающих осадков, малой испаряемости и высокого расположения уровня грунтовых вод. Коэффициент увлажнения по проф. Г.Н.Высоцкому (отношение выпадающих за год осадков к испарению за тот же период) для третьей зоны превышает 1. Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января от -15°С на северо-западе до -17°С на юго-востоке. Лето тёплое, на юго-востоке жаркое. Средняя температура июля 16°С на северо-западе и 18°С на юго-востоке. Расчетная длительность периода отрицательных температур Т = 138 сут. [13].
Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +37°С, а минимум -43°С. Следовательно амплитуда температуры составляет 80°С.
Средняя длительность периода отрицательных температур (ниже 0°С) Т = 138 сут., следовательно период без заморозков 227 сут. За вычетом дней вероятного простоя из-за дождя его плановая продолжительность составит 206 сут. Наибольшая толщина снежного покрова наблюдается в конце февраля и равна 38 см. Средняя за зиму (из наибольших декадных) высота снежного покрова составляет 33 см, а число дней со снежным покровом до 137 [13]. Средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке, см приведена в табл. 2.
Таблица 2. — Средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке
Эти данные позволяют планировать продолжительность и трудоемкость дорожных работ по снегоочистке, которые требуются как в период временного содержания дороги до ее сдачи в постоянную эксплуатацию, так и в последующий период работы дороги. Одновременно возникает вопрос о планировании противогололедных мероприятий. Расчетное число дней в году с гололедом равно 45, и еще 45 дней с изморозью, когда резко понижается сцепление колес автомобиля с покрытием. Так как на покрытии дороги третьей категории не допускается образование снежно-ледяной корки, должны быть обеспечены постоянные снегоочистка и снегоуборка. Поэтому следует планировать россыпь противогололедной смеси песка с солями из расчета 90 дней в году.
В районе проектирования дороги возможно образование льда на проводах, отложения которого достигают диаметра 45 мм, а во время изморози — 60 мм. В этих условиях для обеспечения надежного энергоснабжения и связи вместо воздушных проводных линий следует по возможности прокладывать подземные кабели в полосе отвода. Нормативная глубина промерзания суглинистых грунтов на открытых возвышенных местах Нпр = 140 см. Следовательно, глубина заложения фундаментов зданий и искусственных сооружений должна быть не менее 140 + 50 = 190 см. Под снежным покровом глубина промерзания уменьшается до 132 см. Климатический параметр, используемый в расчете необходимого возвышения бровки земляного полотна (по Н.А. Пузакову) над уровнем воды составляет 71см2/сут.
Учитывая наличие гололеда, поперечный уклон виража не следует назначать более 60‰. При проектировании снегозадерживающих насаждений необходимо учитывать преобладающие направления и скорости ветра зимой, а при выборе места положения асфальтобетонных заводов и размещении зданий линейной дорожной службы и зданий предприятий обслуживания движения — те же данные летнего периода. Знать расчетную скорость ветра необходимо также для расчета прочности и устойчивости дорожных знаков и оборудования дороги. Для рассматриваемого района основным фактором, определяющим режим ветра в холодный период года, является западно-восточный перенос, обусловленной общей циркуляцией атмосферы. Зимой направление ветра определяется юго-западной периферией сибирского антициклона. С сентября по апрель в 35-45% времени наблюдаются южные и юго-западные ветры. Ветры северных румбов зимой повторяются лишь в 15% случаев.
Зимой направление ветра определяется юго-западной периферией сибирского антициклона. С сентября по апрель в 35-45% времени наблюдаются южные и юго-западные ветры [13].
Данные о направлении и скорости ветра представлены в табл. 3 — 8.
Таблица 3.- Направление ветра
Перенос воздушных масс в основном определяет экологическое состояние окружающей природной среды. Роза ветров или иначе характеристика направления ветра является обязательной характеристикой погодно-климатических условий данной территории. Она учитывается в решении ряда проблем в градостроительстве, интерпретации данных загрязнения, оценке переносов загрязненных воздушных масс как в пределах территории города, так из других районов. Построение розы ветров (рис. 1) проводится по специально разработанному модулю векторного анализа метеорологических данных. Обозначенная внутри круга линия — результат обработки метеорологических данных по восьми направлениям ветра (места перегибов ломанной линии). Чем ближе точка перегиба к линии окружности, тем больше случаев этого направления ветра регистрировалось.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Рис. 1. — Роза ветров
Таблица 4.- Скорость ветра, м/сек.
Число дней с метелями составляет 26. Количество снега, приносимого за зиму на 1 м снегозадерживающей полосы (удельное снегосное), равно 70-75 м3/м [13].
Исходя из этого щиты заборов следует устанавливать не ближе 50 м от бровки земляного полотна.
Таблица 5.- Средняя месячная и годовая скорость ветра, м/сек
Таблица 6. — Вероятность ветра различной скорости по направлениям, %
Таблица 7. — Среднее число дней с сильным ветром (³ 15 м/сек)
Таблица 8. — Наибольшее число дней с сильным ветром
Средняя скорость ветра зимой на 0,8-1,2 м/сек больше, чем летом. Кроме средних скоростей ветра, дополнительной характеристикой являются повторяемости скоростей различных величин. Значительная повторяемость умеренных ветров (от 10 до 30%) в зависимости от защищенности места.
За год выпадает 600 мм осадков преимущественно в виде летних дождей: среднее число осадков в январе равно 31 мм, в июле достигает 79 мм. [13].
Среднее количество осадков, приведенное к показателям осадкомера, мм приведено в табл. 9.
Таблица 9. — Среднее количество осадков, приведенное к показателям осадкомера
Территория проложения дороги относится к шестому ливневому району. Район стока талых вод будет первый.
В области достаточно развит автомобильный транспорт. Общая протяженность федеральных автодорог, проходящих по Челябинской области, составляет 611,815 км, из них только 128,946 км (21,1%) относятся к дорогам I категории [12]; 159,27 км (26%) — дороги II категории; а большая часть — 323,599 км (52,9%), — дороги III категории. Главные автодороги: Уфа-Аша-Миасс-Челябинск-Курган и Троицк-Челябинск-Екатеринбург. Через Челябинскую область проходит сеть транзитных нефтепроводов, газопроводов и авиалиний. Автодорожные международные и межрегиональные транзитные сообщения выполняются по автомобильным дорогам федерального значения.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
На территории Челябинской области в столице региона — г. Челябинске, соединяются автомобильные дороги общего пользования федерального значения широтного направления (М-5 «Урал» и М-51 «Байкал»), связывающие сырьевую Восточную и промышленную Западную части России между собой, и меридионального направления (М-36 «Челябинск — Троицк», «Подъезд автодороги М-5 к городу Екатеринбургу»), обеспечивающие экономические связи регионов Западной Сибири и Среднего Урала, а также выход на республики Средней Азии и Китай [8] (рис. 2.).
Рис. 2. — Схема магистральных транспортных сообщений в границах Челябинского транспортного узла
Вывод по разделу два
Проектируемый участок дороги находится в третьей дорожно-климатической зоне — зоне лесов с избыточным увлажнением грунтов. Характеризуется избыточным увлажнением грунта вследствие значительного количества выпадающих осадков, малой испаряемости и высокого расположения уровня грунтовых вод. В исследовательской части приводится характеристика района проектирования: природно-климатические условия, состояние транспортных магистралей, развитие промышленности.
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Технические нормативы автомобильной дороги
Категория автомобильной дороги определяется из условия расчета перспективной интенсивности движения по формуле:
, (1)
где — исходная интенсивность движения, принимаемая 1400 авт./сут.; — коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения, равный 1,08; т — перспективный расчетный срок прогнозирования интенсивности, принимается равным 20 лет.
N=6600 авт./сут.
По [12] автомобильная дорога с интенсивностью движения от 3000 до 7000 авт./сут. относится ко II технической категории. Технические нормативы для дороги второй категории взяты из [12] и приведены в таблице 10.
Таблица 10 — Технические нормативы для дороги второй категории
Поперечным профилем дороги называется изображение, в уменьшенном масштабе сечения дороги вертикальной плоскостью перпендикулярной к оси дороги. Полоса местности, где расположены дорога, вспомогательные сооружения, служебные здания, придорожные, декоративные или снегозащитные сооружения называется дорожной полосой или полосой отвода [1].
Основные параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна автомобильных дорог в зависимости от их категории следует принимать по [3] и табл. 1. Используя данные, приведенные в табл. 10, оформим поперечный профиль конструкции земляного полотна автомобильной дороги, который приведен в приложении 1.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
3.2 Материалы, используемые для асфальтобетонного покрытия
Для покрытия автомобильных дорог II технической категории применяют двухслойные асфальтобетонные покрытия [11].
Верхний слой — плотный асфальтобетон мелкозернистый типа А марки I на вязком битуме БНД60/90.
Нижний слой — пористый крупнозернистый асфальтобетон из смеси марки I на вязком битуме БНД60/90. Характеристики асфальтобетонов приведены в табл. 11.
Таблица 11 — Характеристики асфальтобетонов
Температура смеси при выпуске из смесителя и укладке в конструктивный слой должна соответствовать 140-160°С.
Требования к материалам, применяемым в качестве минерального порошка, приведены в табл. 12.
Таблица 12 — Требования к материалам, применяемым в качестве минерального порошка
Содержание битума в смесях: плотный — 5-6% от массы минеральной части, пористый — 4,5-6% от массы минеральной части.
Асфальтобетонную смесь приготавливают смешением в смесительных установках в нагретом состоянии щебня (гравия), природного или дробленного песка, минерального порошка и нефтяного дорожного битума. Смеси должны выдерживать испытание на сцепление битума с минеральной частью смесей. При отсутствии сцепления следует применять ПАВ.
Следует применять щебень или гравий следующих фракций: от 5 до 10; св. 10 до 20; св. 20 до 40 мм. Допускается применять щебень и гравий в виде смеси смежных фракций. Для приготовления смесей следует применять природные и дробленные пески.
Показатели свойств щебня и песка приведены в табл. 13-14
Таблица 13 — Показатели свойств щебня
Таблица 14 — Показатели свойств песков
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Битум марки БНД 60/90 привозится с нефтеперегонного завода. Глубина проникания при 25°С — 70, при 0°С — 20. Температура размягчения — 48°С. Испытание на сцепление с песком выдерживает.
В подстилающем слое используется песок крупнозернистый, привозимый автотранспортом из местного карьера. Модуль упругости — 2,6. Массовая доля полного остатка на сите № 0.63 — 50-70%.
Состав а/б смеси:
Плотная: щебень — 60%, минеральный порошок — 13%, песок — 27%, битум — 5%.
Пористая: щебень — 75%, минеральный порошок — 12%, песок — 13%, битум — 4,5%.
3.3 Проектирование конструкций дорожной одежды
В курсовом проекте рассматривается 3 варианта конструкций дорожных одежд, исходя из наличия местных строительных материалов. Затем выбирается оптимальный, исходя из удовлетворения требованиям СНиП. Расчет проводится по типовой методике [6, 11].
Определение модуля упругости грунта
Расчетная влажность грунта (Wр) определяется по формуле:
Wр=W(1+tγ), (2)
где W — средняя влажность грунта в долях от Wт;
W=0,62Wт ;
g = 0,1 — коэффициент вариации влажности;
t = 1,71 — коэффициент нормированного отклонения;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Wр = 0,62 (1 + 0,1 × 1,71) = 0,73
Характеристики грунта: Егр = 67 МПа, j = 36° , Сгр = 0,013 МПа
Расчет дорожной одежды нежесткого типа
Исходные данные:
Район строительства дороги расположен в Челябинской области. Перспективная интенсивность движения составляет 6600 авт/сут, в том числе грузовых автомобилей 3400 авт/сут, автобусов — 200 авт/сут.
Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды
В качестве расчетного принимается автомобиль с наибольшей нагрузкой на одиночную ось 98 кН (10000 кгс), с расчетным диаметром следа колеса 33 см и средним давлением на покрытие 0,6 МПа (16 кгс/см2).
Суммарная приведенная к расчетному автомобилю интенсивность движения по одной полосе
, (3)
где g — коэффициент, учитывающий число полос движения;
n — число типов автомобилей в транспортном потоке;
Ni — интенсивность движения автомобилей i-го типа;
Кпрi — коэффициент приведения автомобилей i-го типа к расчетному грузовому автомобилю.
Данные для расчета приведенной интенсивности движения приведены в табл. 15.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Таблица 15 — Данные для расчета приведенной интенсивности движения
SNiKiпр = 1371пр = 0,55 × 1371 = 754 авт/сут
Етр = 255 МПа > Еminтр = 230 МПа
Расчет и конструирование первого варианта дорожной одежды предусматривает слои:
1. Мелкозернистый асфальтобетон I марки на битуме БНД 60/90;
2. Пористый асфальтобетон на битуме БНД 60/90;
3. Гранитный щебень, обработанный в установке вязким битумом;
4. Щебень гранитный;
5. Песок средней крупности
Осушение дорожной одежды
Для отвода воды из основания дорожной одежды предусмотрен дренирующий песчаный слой, устраиваемый на всю ширину земляного полотна.
Толщина дренирующего слоя, необходимая для временного размещения воды, накапливающаяся в основании, см:
, (4)
где jзим — коэффициент заполнения влагой пор в дренирующем слое к началу оттаивания;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
n — пористость уплотненного материала;
hзап — дополнительная толщина слоя для обеспечения устойчивости материала дренирующего слоя под действием кратковременных нагрузок, см;
h’кап -приведенная высота для капиллярной воды над уровнем свободной воды, см;
Q — количество воды, накапливающейся в дренирующем слое (м3/м2) за время запаздывания tзап;
, (5)
q — среднесуточный суммарный приток воды в основание, м3;
Кп — коэффициент пик, учитывающий неравномерность поступления воды в процессе оттаивания и атмосферных осадков;
Кг — коэффициент гидрологического запаса;
tзап — время запаздывания начала работы водоотводящих устройств;
Принимаем толщину песчаного слоя 30 см.
Расчет конструкции на морозоустойчивость
Требуемая общая толщина дорожной одежды:
Z1 = Z1ср × Кугв × Кпл × Кнагр × Кст × Кв, (6)
где Z1ср — средняя толщина слоев из стабильных материалов, см;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Кугв — коэффициент, учитывающий глубину залегания УГВ;
Кпл — коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта;
Кнагр — коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания;
Кст — коэффициент, учитывающий влияние структуры грунта естественного сложения;
Кв — коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта;
Z1 = 55 × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см.
Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.
Характеристики материалов конструкции дорожной одежды приведены в табл. 16.
Таблица 16 — Характеристики материалов конструкции дорожной одежды
Расчет толщины дорожной одежды по допустимому упругому прогибу
Расчет заключается в определении такой толщины слоя щебеночного основания, которой будет соответствовать общий модуль упругости (табл. 17) дорожной одежды, равный требуемому модулю Егр = 255 МПа.
Таблица 17 — Значения модуля упругости
Рассчитанную по упругому прогибу многослойную одежду приводим к двухслойной системе, подстилающее полупространство которой имеет модуль упругости, равный модулю упругости грунта Е2 = Егр = 67 МПа, угол внутреннего трения j = 36° и сцепление С = 0,013 МПа. Толщину верхнего слоя системы принимаем равной суммарной толщине дорожной одежды h = 5 + 6 + 4 + 13 + 30 = 58 см, а его модуль упругости определяем как средневзвешенное значение модулей упругости всех слоев:
Условие, при котором в конструктивном слое не образуются деформации сдвига, выражается неравенством:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
tа.м + tа.в £ tа.доп, (7)
где tа.м — максимальное активное напряжение сдвига от расчетной временной нагрузки;
tа.в — активное напряжение сдвига от собственного веса слоев дорожной одежды;
tа.доп — допустимое активное напряжение сдвига.
Еср/Е2 = 447,4/67 = 6,68
tа.м/р = 0,015/р = 0,6 МПа
tа.в = — 0,003 МПа
tа.м + tа.в = 0,0060 МПа
, (8)
где R1 — коэффициент, учитывающий снижение сопротивления сдвигу под действием повторяющихся нагрузок;
R2 — коэффициент запаса;
с — нормированное сцепление в грунте;
Rпр — коэффициент, учитывающий эксплуатационные требования к дорожной одежде;
n — коэффициент перегрузки при движении автомобиля;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
m — коэффициент, учитывающий условия взаимодействия слоев на контакте;
Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0060 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.
Песчаный подстилающий слой
Средний модуль упругости слоев дорожной одежды, расположенных выше песчаного
Эквивалентный модуль упругости на поверхности песчаного слоя Еэкв = 97,2 МПа
h/Д = 28/33 = 0,85; Е1/Е2 = Еср/Еобщ = 798,2/97,2 = 8,2
j = 40° — угол внутреннего трения песка;
tа.м/р = 0,0075
tа.м = 0,0075 × 0,6 = 0,0045 МПа
tа.в = — 0,002 МПа
tа.м + tа.в = 0,0045 — 0,0020 = 0,0025 МПа
С = 0,006 МПа
,0025 < 0,0034
Условие прочности на сдвиг в песчаном основании удовлетворяется.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Проверка на растягивающие напряжения в связных слоях
В монолитных слоях (из асфальтобетона и щебня, обработанного битумом) возникающие при прогибе дорожной одежды растягивающие напряжения sт не должны превышать предельно допустимого растягивающего напряжения для материала слоя. Проверку на растягивающие напряжения выполняем для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия и монолитного слоя основания из щебня, обработанного битумом.
Для асфальтобетонного покрытия находим средний модуль упругости двух его слоев
Модуль упругости на поверхности верхнего слоя основания
Еобщ = 150 МПа
Пользуясь монограммой определяем максимальное удельное растягивающее напряжение .
, (9)
где Р — расчетное давление на покрытие (Р = 0,6 МПа).
sг = 0,85 × 0,6 × 2,60 = 1,30 МПа
Полученное sг = 1,30 меньше допустимого растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя.
,30 < 1,31
Для щебня, обработанного битумом
sг = 0,85 × 0,6 × 0,71 = 0,36 МПа
,36 < Rи = 1,0 МПа — условие выполнено.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Расчет и конструирование второго варианта дорожной одежды предусматривает слои:
1. Мелкозернистый асфальтобетон I марки на битуме БНД 60/90;
2. Пористый асфальтобетон на битуме БНД 60/90;
3. Щебень II класса прочности, пропитанным вязким битумом;
4. Щебень известняковый;
5. Песок крупный.
Характеристики материалов конструкции дорожной одежды для второго варианта приведены в табл. 16. Далее расчет ведется по выше приведенным формулам.
Осушение дорожной одежды
Толщина дренирующего слоя, необходимая для временного размещения воды, накапливающаяся в основании:
Принимаем толщину песчаного слоя 25 см.
Расчет конструкции на морозоустойчивость
Требуемая общая толщина дорожной одежды:
Zм = Z1 × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см
Z1 = 55 см
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.
Расчет толщины дорожной одежды по допустимому упругому прогибу
Значения модуля упругости для расчетов принимать из табл. 17
Проверка на устойчивость против сдвига
Е2 = Егр = 67 МПа,
h = 5 + 6 + 8 + 10 + 25 = 54 см
tа.м + tа.в £ tа.доп
Еср/Е2 = 484,3/67 = 7,23 h/Д = 54/33 = 1,64 j = 36°
tа.м/р = 0,008 р = 0,6 МПа
tа.м = 0,008 × 0,6 = 0,0048
tа.в = — 0,0032 МПа
tа.м + tа.в = 0,0016 МПа
Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0016 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.
Песчаный подстилающий слой
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Еэкв = 95,6 МПа
h/Д = 29/33 = 0,88; Е1/Е2 = Еср/Еобщ = 789,7/95,6 = 8,3; j = 42°
tа.м/р = 0,011 р = 0,6 МПа
tа.м = 0,011 × 0,6 = 0,0066 МПа
tа.в = — 0,0028 МПа
tа.м + tа.в = 0,0038 МПа
,0038 < 0,0039
Условие прочности на сдвиг в песчаном основании удовлетворяется.
Проверка на растягивающие напряжения в связных слоях
Проверку на растягивающие напряжения выполняем для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия и монолитного слоя основания из щебня, обработанного битумом.
Для асфальтобетонного покрытия
Еобщ = 150 МПа
.sг = 0,85 × 0,6 × 2,60 = 1,30 МПа
Полученное sг = 1,30 меньше допустимого растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
,30 < 1,31
Для щебня, обработанного битумом
sг = 0,85 × 0,6 × 0,32 = 0,16 МПа
,16 < Rи доп = 1,0 МПа — условие выполнено.
Расчет и конструирование третьего варианта дорожной одежды предусматривает слои:
1. Мелкозернистый асфальтобетон I марки на битуме БНД 60/90;
2. Пористый асфальтобетон холодный на битуме БНД 60/90;
3. Фракционированный щебень, укрепленный цементно-песчаной смесью по способу пропитки;
4. Песок средней крупности.
Характеристики материалов конструкции дорожной одежды для третьего варианта приведены в табл.16.
Осушение дорожной одежды
Толщина дренирующего слоя, необходимая для временного размещения воды, накапливающаяся в основании:
Принимаем толщину песчаного слоя 30 см.
Расчет конструкции на морозоустойчивость
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Требуемая общая толщина дорожной одежды:
Zм = 55 × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см
Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.
Расчет толщины дорожной одежды по допустимому упругому прогибу
Значения модуля упругости для расчетов принимать из табл. 17.
Проверка на устойчивость против сдвига
Е2 = Егр = 67 МПа,
h = 5 + 6 + 15 + 30 = 56 см
tа.м + tа.в £ tа.доп
Еср/Е2 = 487,5/67 = 8,7 h/Д = 56/33 = 1,7 j = 36°
tа.м/р = 0,011 р = 0,6 МПа
tа.м = 0,011 × 0,6 = 0,0066
tа.в = — 0,0032 МПа
tа.м + tа.в = 0,0034 МПа
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0034 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.
Песчаный подстилающий слой
Еэкв = 93,6 МПа
h/Д = 26/33 = 0,79; Е1/Е2 = Еср/Еобщ = 911,5/93,6 = 9,7; j = 40°
tа.м/р = 0,009 р = 0,6 МПа
tа.м = 0,009 × 0,6 = 0,0054 МПа
tа.в = — 0,0021 МПа
tа.м + tа.в = 0,0033 МПа
,0033 < 0,0034
Условие прочности на сдвиг в песчаном основании удовлетворяется.
Проверка на растягивающие напряжения в связных слоях
Для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия
Еобщ = 150 МПа
.sг = 0,85 × 0,6 × 2,60 = 1,30 МПа
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Полученное sг = 1,30 меньше допустимого растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя.
,30 < 1,31
Для щебня, укрепленного цементно-песчаной смесью:
sг = 0,85 × 0,6 × 0,38 = 0,19 МПа
,19 < Rи доп = 1,0 МПа — условие выполнено.
Вывод по разделу три
Результаты расчета показали, что все три варианта конструкции дорожной одежды удовлетворяют требованиям [4, 11] по допустимому прогибу, растягивающему напряжению в связных слоях, на сдвиг, морозоустойчивость. Однако, второй вариант предусматривает использование местного строительного материала — щебня II класса прочности и щебня известнякового в слоях основания. Челябинская область обладает запасами известняка, который при достаточной прочности и плотности применяется в качестве бутового камня, шашки и щебня для дорожной одежды.
Однородные плотные скрытокристаллические известняки, зерна которых сцементированы кальцитом, имеют высокую прочность — 1500 кгс/см 2 , хорошую обратываемость и небольшую истираемость. Толщина всех конструктивных слоев дорожной одежды отличается не намного (58 см., 54 см., 56 см. — приложения 2, 3, 4), но во втором варианте все же она меньше на 2 см. А исходя из положения, что в общей стоимости строительства автомобильных дорог расходы на строительные материалы превышают 60%, то для снижения стоимости строительства и разгрузки транспорта от излишних перевозок необходимо шире применять местные, к ним в первую очередь относятся песок, гравий, природные каменные материалы, отходы промышленности и др. Таким образом, целесообразным считаю использование второго варианта конструкции дорожной одежды для обустройства подъездных путей к логистическим объектам.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте были рассмотрены вопросы проектирования объекта транспортно-логистической инфраструктуры — участка автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием дорожной одежды. Они имеют высокие транспортно-эксплуатационные показатели, прочны, долговечны, легко ремонтируются. Износ их даже при тяжелом и интенсивном движении не превышает 1 — 1,5 мм в год. Для этого были решены следующие задачи: исследованы особенности района проектирования участка с привязкой к конкретным условиям: рельефу, грунтово-геологическим и гидрологическим условиям, экономическому развитию области, региону; проектирование земляного полотна, произведен расчет трех вариантов конструкций дорожных одежд.
Автомобильные дороги являются связующим звеном между объектами транспортно-логистической инфраструктуры, поэтому от проектирования земляного полотна и конструкции дорожных одежд напрямую зависит скорость и качество доставки грузов, а также эффективность функционирования объектов логистической инфраструктуры.
Результаты расчета трех вариантов конструкции дорожных одежд показали, что конструкции удовлетворяют требованиям [4, 11] по допустимому прогибу, растягивающему напряжению в связных слоях, на сдвиг, морозоустойчивость. Однако, второй вариант предусматривает использование местного строительного материала — щебня II класса прочности и щебня известнякового в слоях основания. Челябинская область обладает запасами известняка, который при достаточной прочности и плотности применяется в качестве бутового камня, шашки и щебня для дорожной одежды. Толщина всех конструктивных слоев дорожной одежды во втором варианте меньше на 2 см. и 4 см, по сравнению с третьим и первым вариантами соответственно.
Результаты расчетов позволили выбрать наиболее экономичный — второй вариант, исходя из того, что в общей стоимости строительства автомобильных дорог расходы на строительные материалы превышают 60%, то для снижения стоимости строительства и разгрузки транспорта от излишних перевозок необходимо шире применять местные, к ним в первую очередь относятся песок, гравий, природные каменные материалы, отходы промышленности и др. Материалы должны быть подобраны таким образом, чтобы сооружения были долговечными, совершенными, технологический процес строительства наиболее индустриальным и экономически целесообразным.
Большую помощь для правильной организации технологических процессов и рациональному использованию строительных материалов оказывают стандарты, которые разрабатываются на основе достижений науки и техники. В ГОСТах даются точные наименование, классификация, методы испытания, условия хранения и транспортирования материалов. Кроме ГОСТ, имеются строительные нормы и правила — СНиП, а также технические правила на различные виды работ, инструкции и указания ведомственных дорожных организаций и министерств.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альметова, З. В. Ларин О.Н. Пути сообщения, технологические сооружения [Электронный ресурс] : учеб. пособие / З. В. Альметова, О. Н. Ларин ; Юж.-Урал. гос. ун-т, Каф. Эксплуатация автомобильного транспорта ; ЮУрГУ Челябинск , 2010
2. ГОСТ Р 52398 — 2005. Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования. — М.: Стандартинформ, 2006. — 7 с.
3. ГОСТ Р 52399 — 2005. Геометрические элементы автомобильных дорог. — М.: Изд-во стандартов, 2006 .- 29 с.
4. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. ВСН 46-83. — М.: Транспорт, 1985 г.
5. Интегрированная логистика накопительно-распределительных комплексов (склады, транспортные узлы, терминалы): учеб. для вузов / Л.Б. Миротин, А.Г. Некрасов, Е.Ю.Куликова и др.; под общ. ред. Л.Б. Миротина. — М.: Экзамен, 2003. — 445 с.
6. Карташова, Л.М. Основы проектирования автомобильных дорог: учебное пособие для вузов / Л.М. Карташова, В.О.Штерн. — Оренбург: Изд-во Оренбургский гос. Университет, 2006. — 142 с.
7. Ларин, О.Н. Транспортная система Челябинской области: учебное пособие / О.Н. Ларин. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. — 123 с.
8. Ларин, О.Н. Закономерности формирования транзитного потенциала: монография / О.Н. Ларин, Н.К. Горяев, З.В. Альметова. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. — 188 с.
9. Логистика автомобильного транспорта: учебное пособие для вузов / В.С. Лукинский, В.И. Бережной и др. — М.: Финансы и статистика, 2004. — 366 с.
10. Никоноров, С.В. Техническое и организационное строительство дорожных одежд автомобильных дорог: учебное пособие по курсовому проектированию / С.В. Никоноров, Б.А. Евсеев. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. — 27 с.
11. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. — М.: Стандартинформ, 2001. — 42 с.
12. СНиП 2.05.02 — 85. Автомобильные дороги. Строительные нормы и правила. — М.: Изд-во стандартов, 2003. — 18 с.
13. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 36 с.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.