5Проектирование поперечных профилей

Земляное полотно горных дорог на большей части их протяжения сооружают на косогорах. Для устойчивости насыпей против сползания при поперечном уклоне местности 1:5 на на косогорах после удаления дерна делают уступы шириной 1-4м, которым придают поперечный уклон в низовую сторону 10-20%.

Рисунок 1 – Поперечные профили земляного полотна горных дорог в выемках:

а - полунасыпь-полувыемка; б – дорога в полке при слабых выветривающихся породах; в – вымка в прочных горных породах;

1 – граница полосы отвода; 2 – нагорная канава; 3 – банкет; 4 – уступы для устойчивости; 5 – растительный грунт; 6 – боковой лоток глубиной 0,3м.

Откосам насыпей и выемок придают заложение в соответствии с прочностью горных пород. Поскольку безопасный съезд с дороги потерявшего управляемость автомобиля в горной местности невозможен, на горных дорогах устраивают откосы максимальной крутизны, допускаемой слагающими их породами, устанавливая на обочинах надежные ограждения.

Если откосы обладают прочностью, обеспечивающей устойчивость при большой крутизне заложения, но подвержены выветриванию, у их подошвы устраивают перед боковой канавой полку или уширенную канаву – траншею для накапливания продуктов выветривания, которые должны периодически удаляться в процессе эксплуатации дороги.

Канавы в скальных грунтах делают неглубокими, треугольного сечения с заложением внутреннего откоса 1:3. Глубину и ширину канав по дну назначают по гидравлическому расчету, но не менее 0,3м.

Расположение дороги на косогоре в полунасыпи-полувыемке с уравновешенными объемами выемки и насыпной части теоретически соответствует минимальным объемам работ. Однако при отсыпке насыпной части земляного полотна теряется много грунта, бесполезно скатывающегося вниз по крутым горным склонам. Разделка склона ступенями часто не обеспечивает достаточно надежной части с естественным склоном. В сейсмических районах при землетрясении иногда происходит сползание насыпной части земляного полотна. Поэтому на дорогах I-III категории отказались от поперечных профилей по типу полунасыпи-полувыемки и размещают земляное полотно исключительно в открытой с одной стороны выемке – вырезаемой в косогоре своеобразной полке. Поперечный профиль типа «полка», несмотря на увеличение объема земляных работ, обеспечивает полную устойчивость земляного полотна на устойчивых горных склонах. На крутых слонах при устройстве насыпи на косогоре объем земляных работ значительно увеличивается, так как откос располагается под небольшим уклоном к склону. Поэтому при откосах 1: 1,5 и круче прибегают к устройству подпорных стен, а при крутизне 1:3 до 1:2 – банкетов из сухой кладки. Банкет выкладывают из камней невыветривающихся пород размером до 0,4м. подпорные стены делают из камня, бетона и железобетона. Их размеры назначаются по расчету.

6 Конструирование и расчет жестких дорожных одежд

6.1 Конструирование дорожной одежды

Интенсивность движения составляет на автомобильной дороге на расчетный год составляет 14844 авт/сут. В соответствии с общими правилами проектирования дорожных одежд намечаем ее конструкцию.

В связи с тем, что автомобильная дорога относится к I технической категории, характерно применение многослойной дорожной одежды.

Верхним слоем дорожной одежды является покрытие. Покрытие - несущий слой дорожной одежды, которое непосредственно воспринимает на себя воздействие колесных нагрузок и обеспечивает безопасный проезд автомобилей с расчетной скоростью. Толщина покрытия должна входить в пределы 22 – 24 см.

Марка однослойного бетонного покрытия с пределом прочности на растяжение при изгибе для дороги I технической категории, где интенсивность движения на расчетный год составляет 14840 авт/сут. Расчетный диаметр следа колеса принимаем D = 33 см.

Вторым слоем является выравнивающий слой, устроенный из тощего бетона. Этот слой обеспечивает проезд по нему в случае необходимости построечных автомобилей, перемещение плит покрытия при изменении температуры и уменьшение температурных напряжений в плите. Толщина выравнивающего слоя составляет 6 см. Данный слой применим на основании из грунта, укрепленного минеральным вяжущим.

Основание, устроенное под цементобетонное покрытие, обеспечивает ровность покрытия или вертикальной устойчивости дорожной одежды против неравномерных вертикальных смещений покрытия во времени, повышения прочности и трещиностойкости покрытия, уменьшения давления на подстилающий грунт от движущихся автомобилей и коробления плит при действии температуры. Минимальная толщина основания из цементогрунта составляет 14 см.

Нижний конструктивный слой дорожной одежды выполняет на ряду с передачей нагрузок на земляное полотно функции морозозащитного и дренирующего слоя. Толщина дополнительного слоя основания назначается в зависимости от вида грунта земляного полотна (песок мелкий) и от 4 дорожно – климатической зоны, и составляет она 25 см.

6.2 Расчет жестких дорожных одежд

Назначение расчетных характеристик грунта и материалов дорожной одежды.

1)Требуемый уровень надежности и соответствующий коэффициент прочности. Рекомендации:

- для вычисленной ниже интенсивности, приведенной к расчетной нагрузке 14840 авт/сут. вероятность предельного состояния уровень надежности -0,95; коэффициент прочности К_пр= 1,00.

2) расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле

где W_табл=0,57

Δ₁W=0.05

Δ₂W=0.06

Δ₃=0.00, т.к. W_табл<0,75 W_т

t= 2,9

получаем W_p=(0.57+0.05-0.06)(1+0.0129)=0,65

3) Расчетный модуль грунта для тяжелой суглинка - W_p=0,65.

4) Определение расчетной интенсивности движения.

По формуле определяем расчетную повторность нагружения при Т=25; Т_рдг=210 сут. q=1,05

5) Расчетную характеристики сопротивления грунта п осдвигу по табл. 3.3 СН РК 3.03-19-2003.

-для тяжелого суглинка С_гр=0,003 МПа; φ_гр=25,5⁰

- для песов среднец крупности, укрепленых цементобетоном и соответствующий марке 40, Е_ЦГР=550 МПа

9) характеристики по сдигу песчаного слоя по табл 3.3 СН РК 3.03-19-2003

С_гр=0,002 МПа; φ_гр=26⁰

10) Модуль упругости и сопративлению растяжению при изгибе:

-для бетона класса В_tb 4,4; Р_tb=55; Е=36000 МПа

11) Характеристики для расчета конструкции на морозоустойчивость:

-для цементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схеме допускается величина общего приподнятая от выпучивания 3 см.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость.

Грунт земляного полотна суглинок тяжелый является малопучинистым по табл 7,3 СН РК 3.03-19-2003.

Условия морозоустойчивости l_пуч l_доп

где l_пуч –ожидаемое пучение грунта земляного полотна

l_доп –допускаемое для данной конструкции пучение грунта.

Величина возможного морозного печения равна:

l_пуч=l_пуч*К_УГВ*К_пл*К_гр*К_нагр*К_вл=1*0,53*0,8*1,1*0,95*1,2=0,53<3

где l_пуч=1

К_УГВ=0,53

К_пл=0,8

К_гр=1,1

К_нагр=0,95

К_вл=1,2

Условия морозоустойчивости выполнено, так как l_пуч< l_доп

Назначение конструкции дорожной одежды.

Назначены следующие конструкции дорожной одежды;

покрытие цементобетон класса В_tb =4,4; Е=36000 МПа

основание тощий бетон, бетон класса В_tb =3,6; Е=16000 МПа

нижний слой основания – песок средней крупности Е_п=120 МПа; h=35 см

Определение эквивалентного модуля упругости

1) на уровне дренирующего слоя песка:

при Е_гр=21 МПа; Е_п=120 МПа; h_п=35см; D=42 см по формуле

2) на уровне слоя тощего бетона.

при Е₃=126,9 МПа; Е_тб=16000 МПа; h_п=15см; D=42 см по формуле

Определение расчетной прочности бетона по формуле

K_y=1,08(N_p)^-0,063=1,08(14886856)^-0,063=0,38

Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяется по формуле:

R^расч= В_tb*К_н.п.*К_у*К_F=4,4*0,38*1,2*0,95=1,9 МПа

где В_tb – класс бетона на растяжение при изгибе

К_н.п.- коэффициент набора прочности со временем =1,2

К_у- коэффициент усталости бетона при повторном нагружении.= 0,3,8 МПа

Определение толщины покрытия.

1. По формуле определяем расчетную нагрузку

Q_дп=К_дин* Q_n=50*1,3=65 kN

где К_дин- динамический коэффициент принимаемый равный 1,3

Q_n- номинальная статистическая нагрузка на колесо данной оси.

2. По формуле определяем радиус отпечатка колеса при q_Ш =0,6 МПа

Для нескольких значений h определяем:

l_y-упругая характеристика плиты определяется по формуле

Для h=22

Для h=24

Для h=26

K_t-определяется по таблицы 3 СН РК 3.03-19-2003

_pt-определяется по формуле

;

Для h=22

=0,89

Для h=24

=0,79

Для h=26

=0,71

K_y- определяется по формуле

Для h=22

Для h=24

Для h=26

Строим график зависимости

Расчет по сдвигу в грунте земляного полотна находим Е_р=1770 МПа.

Расчет производиться в соответствии с пп 6.19-6.24 СН РК 3.03-19-2003.

По номограмме, при φ=26⁰, =0,009, тогда Т=0,009*0,6= 0,0054

Z=72 см

φ=26⁰

=0,025кг/см³

Т_пр=0,002+0,025+0,1*tg26⁰*72=0.01

K_пр=0,01*0,0054=1,85, что больше K_пр=1,0.

Следовательно конструкция удовлетворяет условия прочности по сдвигу в грунте.

Расчет промежуточного слоя на устойчивость против сдвига в соответствии с пп 6.19-6.24 СН РК 3.03-19-2003.

По номограмме, при φ=27⁰, =0,014, тогда Т=0,014*0,6= 0,0084

Z=37 см

φ=27⁰

=0,001 кг/см³

Т_пр=4(0,002+0,001+0,1*tg26⁰*37)=0,015

K_пр=0,015/0,0084=1,85, что больше K_пр=1,0.

Следовательно конструкция удовлетворяет условия прочности по сдвигу в грунте.

7 ДЕТАЛЬ ПРОЕКТА ГОРНЫЕ УСЛОВИЯ –ЛАВИНЫ

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно конструкции автомобильно-дорожных эстакад, мостов и к технологии их возведения при сооружении новых автомобильных дорог или мостов или при реконструкции существующих, в частности для выполнения транспортных пересечений в двух уровнях при обеспечении повышения их пропускной способности. Автомобильно-дорожная эстакада содержит проезжую часть, фундаменты, главные, преимущественно коробчатые балки, на которые оперты ориентированные под углом 75-105^o к ним поперечные, имеющие полки и стойки балки пролетных строений, смежные из которых по длине пролета объединены между собой размещенными между ними соединительными балками, преимущественно трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, а высота стоек поперечных балок, размещенных на опорах, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза. Новым в способе является то, что параллельно продольной оси эстакады устанавливают, по крайней мере одну, главную балку, опирают ориентированные под углом 75-105^o к ней полубалки первой половины эстакады, операции по монтажу всех балок повторяют в принятой технологической последовательности на второй половине эстакады, а свободные концы полубалок попарно соединяют между собой. Технический результат изобретения состоит в повышении темпов строительства без значительного снижения пропускной способности автодороги. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относятся к области дорожного строительства, а именно к конструкции автомобильно-дорожных эстакад, мостов и к технологии их возведения при сооружении новых автомобильных дорог или мостов или при реконструкции существующих, в частности изобретения могут быть использованы для выполнения транспортных пересечений в двух уровнях при обеспечении повышения их пропускной способности.

Из известных наиболее близким к предложенным автомобильно-дорожной эстакаде и способу ее сооружения является эстакада и способ реконструкции ее пролетного строения, который также может быть использован при сооружении автомобильно-дорожной эстакады, в котором в конструкцию пролетного строения вводят дополнительные балки или фермы, расположенные в плане под углом к продольной оси моста и жестко закрепленные другими концами в пролете на главных балках, а также поперечные связи, которые расположены в опорных сечениях пролетного строения моста (SU 1216273).

Известные автомобильно-дорожная эстакада и способ ее сооружения не обеспечивают необходимых темпов производства работ без значительного снижения интенсивности движения на участке сооружения или реконструкции.

Задачей настоящих изобретений 0является повышение темпов строительства без значительного снижения пропускной способности автодороги.

Достигается это тем, что автомобильно-дорожная эстакада содержит проезжую часть, фундаменты, на которых установлены стойки опор, расположенные параллельно продольной оси эстакады, главные, преимущественно коробчатые балки, на которые оперты ориентированные под углом 75 -105^o к ним поперечные имеющие полки и стойки балки пролетных строений, выполненные, по крайней мере, в пролете между опорами из двух соединенных между собой по ширине пролета полубалок, смежные из которых по длине пролета объединены между собой размещенными между ними соединительными балками, преимущественно трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, а высота стоек поперечных балок, размещенных на опорах, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза. При этом соединительные балки могут быть расположены по ширине пролета на участке между балками пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке. Кроме того, соединительные балки могут быть соединены с расположенными на опорах поперечными балками с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением полок соединительных балок под полками поперечных балок.

В способе сооружения или реконструкции автомобильно-дорожной эстакады это достигается тем, что выполняют фундаменты, на которые устанавливают стойки опор, монтируют на них параллельно продольной оси эстакады, по крайней мере одну, главную балку, на которую одним концом опирают ориентированные под углом 75-105^o к ней полубалки имеющих полки и стойки поперечных балок пролетного строения реконструируемой или сооружаемой первой половины эстакады без прекращения движения по проезжей части второй половины, а между полубалками размещают соединительные балки, преимущественно, трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, операции по монтажу всех балок повторяют в принятой технологической последовательности на второй половине эстакады, а свободные концы полубалок попарно соединяют между собой, при этом высота стоек поперечных балок, размещенных на опорах, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза. При этом соединительные балки могут располагать по ширине пролета на участке между балками пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке. Кроме того, соединительные балки могут соединять с расположенными на опорах поперечными балками с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением полок соединительных балок под полками поперечных балок.

Изобретение поясняется чертежом, где представлен поперечный разрез автомобильно-дорожной эстакады.

Автомобильно-дорожная эстакада содержит проезжую часть 1, фундаменты 2, на которых установлены стойки 3 опор, расположенные параллельно продольной оси 4 эстакады главные, преимущественно коробчатые, балки 5, на которые оперты ориентированные под углом 75 -105^o к ним балки пролетных строений, выполненные, по крайней мере, в пролете между опорами из двух соединенных между собой фасонкой 6 по ширине пролета полубалок 7 и 8, преимущественно, трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, смежные из которых по длине пролета объединены между собой размещенными между ними соединительными балками 9, трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения. Высота стоек поперечных балок 10 пролетного строения, размещенных на опорах 3, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза. При этом соединительные балки 9 могут быть расположены по ширине пролета на участке между балками пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке. Кроме того, соединительные балки 9 могут быть соединены с расположенными на опорах поперечными балками 10 с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением полок соединительных балок под полками поперечных балок.

При сооружении или реконструкции автомобильно-дорожной эстакады половину полосы проезжей части отгораживают забором, выполняют на отгороженном участке фундаменты 2, на которые устанавливают стойки 3 опор, монтируют на них параллельно продольной оси эстакады, по крайней мере одну (или несколько последовательно расположенных), главную балку 5, на которую одним концом опирают ориентированные под углом 75 -105^o к ней полубалки 7, преимущественно, трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, балок пролетного строения реконструируемой или сооружаемой первой половины эстакады без прекращения движения по проезжей части второй половины. Между полубалками 7 размещают соединительные балки 9, преимущественно, трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения. После переноса забора на другую половину проезжей части и возобновления движения по проезжей части указанные операции по монтажу всех балок повторяют в принятой технологической последовательности на второй половине эстакады, а свободные концы полубалок попарно соединяют между собой, например, фасонками 6 (с двух сторон металлическими пластинами), при этом высота стоек поперечных балок, размещенных на опорах, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза. При этом соединительные балки располагают по ширине пролета на участке между балками 7 и 8 пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками, образованными полубалками 7 и 8, пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке. Кроме того, соединительные балки 9 могут соединять с расположенными на опорах поперечными балками с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением верхних полок соединительных балок под верхними полками поперечных балок. Все работы, особенно монтажные, целесообразно выполнять в ночное время.

Использование предложенных изобретений позволит увеличить пропускную способность существующих и проектируемых дорог, по крайней мере, в два раза.

Формула изобретения

1. Автомобильно-дорожная эстакада, содержащая проезжую часть, фундаменты, на которых установлены стойки опор, расположенные параллельно продольной оси эстакады, главные, преимущественно коробчатые балки, на которые оперты ориентированные под углом 75 - 105^o к ним поперечные, имеющие полки и стойки балки пролетных строений, выполненные, по крайней мере, в пролете между опорами из двух соединенных между собой по ширине пролета полубалок, смежные из которых по длине пролета объединены между собой размещенными между ними соединительными балками, преимущественно трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, а высота стоек поперечных балок, размещенных на опорах, превышает высоту соединительных балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза.

2. Автомобильно-дорожная эстакада по п. 1, характеризующаяся тем, что соединительные балки расположены по ширине пролета на участке между балками пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке.

3. Автомобильно-дорожная эстакада по п. 1, характеризующаяся тем, что соединительные балки соединены с расположенными на опорах поперечными балками с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением полок соединительных балок под полками поперечных балок.

4. Способ сооружения или реконструкции автомобильно-дорожной эстакады, характеризующийся тем, что выполняют фундаменты, на которые устанавливают стойки опор, монтируют на них параллельно продольной оси эстакады, по крайней мере одну, главную балку, на которую одним концом опирают ориентированные под углом 75 - 105^o к ней полубалки имеющих полки и стойки поперечных балок пролетного строения реконструируемой или сооружаемой первой половины эстакады, а между полубалками размещают соединительные балки, преимущественно трапециевидного или таврового и/или двутаврового сечения, операции по монтажу всех балок повторяют в принятой технологической последовательности на второй половине эстакады, а свободные концы полубалок попарно соединяют между собой, при этом высоту стоек поперечных балок или полубалок, размещенных на опорах, принимают превышающей высоту соединительной балок или полубалок, по крайней мере, в 1,2 раза.

5. Способ сооружения или реконструкции автомобильно-дорожной эстакады по п. 4, характеризующийся тем, что соединительные балки располагают по ширине пролета на участке между балками пролетного строения параллельно друг другу, а по длине пролета между смежными балками пролетного строения - соосно или со смещением друг относительно друга в шахматном порядке.

6. Способ сооружения или реконструкции автомобильно-дорожной эстакады по п. 4, характеризующийся тем, что соединительные балки соединяют с расположенными на опорах поперечными балками с расположением верхних полок поперечных и соединительных балок в одной плоскости или расположением полок соединительных балок под полками поперечных балок.