Лекции атодороги ГСХ. Курс лекций по дисциплине Проектирование, строительство и эксплуатация городских дорог, мостов и гидротехнических сооружений для студентов специальности 270105 Городское строительство и хозяйство
Скачать 4.25 Mb.
|
Рабочий проект строительства автомобильных дорог должен состоять из следующих разделов [6]:а) общая пояснительная записка, содержащая: перечень исходных данных для проектирования; характеристику проектируемой дороги; описание района проложения дороги с характеристикой климата, инженерно-геологических и грунтовых условий, данные по проложению трассы дороги, общие сведения о предусматриваемых природоохранных мероприятиях, их оптимальности и экономической эффективности (по материалам строительных решений); описание конструкции земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений, характеристику мероприятий по безопасности движения автомобилей, дорожных устройств и обстановки дороги, данные по организации строительства и сметной стоимости строительства; копии документов согласований по всем вопросам разработки рабочего проекта; б) строительные решения, содержащие: ведомость объемов работ по подготовке территории строительства, земляному полотну, дорожной одежде, искусственным сооружениям, дорожным устройствам и обстановке дороги, мероприятия по охране окружающей природной среды; Основные чертежи: план трассы автомобильной дороги и продольный профиль, конструкции земляного полотна и дорожной одежды; в) организация строительства: состав, объем и содержание проектной документации данного раздела рабочего проекта устанавливается нормативными документами по разработке проектов организации строительства и проектов производства работ, утверждаемыми Госстроем СССР; г) сметная документация; д) паспорт рабочего проекта, составленного по установленной форме; е) рабочая документация. Рабочая документация на строительство автомобильной дороги с продолжительностью строительства (по нормам) до 2-х лет разрабатывается и передается заказчику в составе рабочего проекта на весь объем строительно-монтажных работ, а при продолжительности строительства свыше 2-х лет - на годовой объем этих работ. Проектно-сметные материалы разделов рабочего проекта, указанные в подпунктах «а» - «д», представляются на экспертизу и утверждение с приложением, при необходимости, основных рабочих чертежей. На всех стадиях проектирования городских улиц и дорогдолжны быть обеспечены высокая эффективность капитальных вложений, прогрессивная технология производства строительных работ, использование местных строительных материалов, сохранениеиулучшение окружающей городской среды. 1.2.2 Строительство автодорог Понятие строительства автомобильной дороги включает в себя строительство, различные ремонты автодорог и модернизацию. Стоит учесть, что в это понятие входит надзор за состоянием уже построенных дорог, организация необходимых реконструкционных работ и контроль за их проведением. Строительство имеет две неотъемлемых составляющих:
Технология работ отвечает на вопрос, как и чем выполнять тот или иной технологический процесс. Организация же работ представляет собой увязку всех имеющихся ресурсов во времени, т.е. отвечает на вопрос , когда и кому выполнять данный технологический процесс. Основной моделью организации производства работ является линейный график производства работ(рис.1), который устанавливает, какие виды работ и на каком пикете (километре) будут осуществляться в заранее определенный период времени (день, месяц). Рис.1 Линейный график производства работ В практику дорожного строительства за последнее время все больше внедряется так называемый поточный метод строительства. Этот метод является прогрессивным и характеризуется тем, что все виды дорожно-строительных работ выполняются специализированными машинно-дорожными отрядами, причем каждый идущий впереди отряд выполняет свой вид работ без пропусков, подготавливая фронт работ для следующего за ним отряда. Для успешного осуществления поточного метода все отряды действуют в одинаковом темпе, т. е. выполняют свой вид работ на участках одинаковой длины за одно и то же время. После прохода по трассе последнего машинно-дорожного отряда дорога может быть сдана в эксплуатацию. Графики потребности устанавливают, какое количество рабочих (по профессиям), транспортных средств и дорожных машин (по типам) должно быть занято на строительстве за тот же период. Большей частью в линейном графике учитываются следующие основные виды работ: а) подготовительные работы (восстановление трассы, расчистка трассы от деревьев и кустарника, корчевка пней, осушка болот и т.п.); 6) земляные работы по устройству дорожного полотна; в) работы по устройству искусственных и гражданских сооружений; г) работы по устройству дорожного покрытия (послойно); д) прочие работы, связанные со сдачей дороги в эксплуатацию (отделочные, расстановка дорожных знаков и т. п.). Линейный график производства работ дает представление о скорости потока (), которая определяется делением длины участка), сооружаемого поточным методом, на количество дней, затраченных на сооружение этого участка (): (1) коэффициент, характеризующий сменность работы сотрудников. Наряду с линейными видами работ, которые показываются на графике производства работ наклонными линиями, такие виды работ, как устройство искусственных и эксплуатационных сооружений и особо крупные земляные работы, являются привязанными к определенному месту. Поэтому они носят название сосредоточенных и показываются на графике вертикальными линиями. Сосредоточенные работы должны быть закончены к моменту подхода основного потока. Поточный метод обеспечивает высокую производительность труда при постройке дорог. Но успешное осуществление строительства дорог поточным методом возможно только при высоком уровне механизации дорожно-строительных работ. В связи с этим строители-дорожники за последние годы получают богатую технику - большое количество всевозможных дорожных и строительных машин: скреперы, грейдеры, экскаваторы, камнедробилки, катки, автогудронаторы, асфальтобетоноукладчики, бетономешалки и многие другие машины и транспортные средства, без которых было бы немыслимо выполнение дорожного строительства в значительных масштабах и высокими темпами. Вместе с тем активно развивается индустриализация строительства, заключающаяся в том, что многие дорожно-строительные материалы (асфальтобетонная масса, цементобетон, элементы мостов и труб из сборного железобетона и пр.) изготавливаются в централизованном порядке на крупных предприятиях промышленного типа и в готовом виде доставляются к месту их укладки или установки на трассе строящейся дороги. Транспортировка дорожно-строительных материалов оказывает большое влияние на стоимость сооружения автомобильной дороги. В целях снижения стоимости проектировщикам и строителям необходимо минимально использовать дальнепривозные материалы и изыскивать возможности применения местных строительных ресурсов. Стоимость постройки дорог зависит также в большой степени от характера местности, на которой прокладывается дорога. 1.2.3 Эксплуатация Эксплуатация автомобильных дорог - это целесообразное и плановое использование дорог автомобильным транспортом, предназначенным для перевозки пассажиров и грузов в соответствии с задачами народного хозяйства. Для осуществления этого в процессе эксплуатации проводят комплекс работ, основными из которых являются ремонтные и работы по содержанию дорог. Ремонтавтомобильныхдорог - это комплекс работ по восстановлению износа дорожного покрытия,улучшению его ровности и повышению сцепных качеств, усилению дорожной одежды и земляного полотна, восстановлению изношенных конструкций и деталей дорожных сооружений или их замене на более прочные и экономичные, а также работ по организации и безопасности движения, в результате которых восстанавливаются транспортно-эксплуатационные характеристики ремонтируемых дорог и дорожных сооружений и обеспечиваются требуемые условия движения . В этой формулировке необходимо обратить внимание на два обстоятельства. Во-первых, при ремонте восстанавливаются только переменные параметры и характеристики дороги без изменения постоянных параметров и характеристик (ширина проезжей части и земляного полотна, радиусы кривых в плане и профиле, продольные уклоны и т.д.). Во-вторых, задача ремонта состоит в восстановлении транспортно-эксплуатационных характеристик ремонтируемой дороги (ровность, прочность, сцепные качества и т.д.), но не потребительских свойств. Потребительские свойства дороги -это совокупность её транспортно-эксплуатационных показателей, непосредственно отвечающих интересам пользователей. К потребительским свойствам относятся: скорость, непрерывность, безопасность и удобство движения, пропускная способность и уровень загрузки движением, способность пропускать автомобили и автопоезда с разрешенными для движения по дорогам общего пользования осевыми нагрузками, общей массой и габаритами, экологическая безопасность, эстетические и другие свойства. Классификация работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования Текущий ремонт и восстановление покрытий - устройство гравийных покрытий, ремонт покрытий в целях устранения поверхностных деформаций и восстановление технико-эксплуатационных качеств покрытий (укладка нового слоя асфальтобетона, устройство тонких слоев износа, поверхностная обработка). Такие работы необходимы при переходе покрытия из хорошего состояния в удовлетворительное. Капитальный ремонт - выборочный ремонт отдельных участков покрытия, восстановление поперечного профиля проезжей части и земляного полотна; улучшение системы водоотвода с восстановлением прочности и условий проезда по искусственным сооружениям. Нормы межремонтных сроков дорожных одежд и покрытий Срок службы дорожной одежды - это период времени, в пределах которого происходит снижение несущей способности дорожной конструкции. Ремонт дорожной одежды осуществляется при достижении в процессе эксплуатации расчетного уровня надежности дорожной одежды и соответствующего ему предельного состояния покрытия по ровности. Под надежностью дорожной одежды понимают вероятность безотказной работы конструкции в течение всего периода эксплуатации до ремонта. Количественно уровень надежности представляет отношение протяженности прочных (неповрежденных) участков к общей протяженности дорожной одежды с соответствующим значением коэффициента прочности. Нормативные межремонтные сроки службы дорожной одежды и соответствующие им нормы уровней надежности принимают по табл. 1.[8] Таблица 1
Примечания. 1. Промежуточные значения принимаются по интерполяции (для Кн и Т0). 2. При расчете слоев усиления капитальных и облегченных дорожных одежд допускается уменьшение на 15 % нормы срока службы от минимальных значений при сохранении нормы уровня надежности. 3. При проектировании автомобильных дорог для расчета дорожных одежд рекомендуется использовать нормы наибольших сроков службы из указанного диапазона для каждого типа дорожной одежды. 3.1. Для существующих дорог: III категории с переходными одеждами межремонтные сроки службы и уровни надежности принимают такими же, как и для дорог IV категории; V категории с одеждами капитального типа норму межремонтного срока службы следует увеличить на 20 %, а норму уровня надежности понизить на 30 % по сравнению с нормами, установленными для дорог III категории с аналогичным покрытием; IV категории с одеждами облегченного типа при интенсивности движения 100-500 авт./сут. нормируемые показатели принимают такими же, как и для дорог V категории. Если же фактическая интенсивность движения транспортного потока на дороге превышает расчетную, установленную для рассматриваемой категории дорог, норму межремонтного срока службы дорожной одежды уменьшают на 20 % при сохранении нормы уровня надежности. При интенсивности движения меньше нормативной понижают норму уровня надежности до 15 % при сохранении нормы срока службы. 3.2. При планировании и производства ремонтных работ методом термопрофилирования норму уровня надежности дорожной одежды понижают на 10 %. 3.3. В региональных условиях РСФСР допускается понижать норму уровня надежности дорожных одежд против значений, приведенных в табл. 1. на: 2 % - в Уральском (Пермская, Свердловская области), Восточно-Сибирском (Амурская, Иркутская, Читинская обл., Бурятская АССР, Якутская АССР) и Западно-Сибирском районах (Томская и Тюменская обл., Красноярский край, север Омской обл.); 5 % - в Дальневосточном районе (Приморский, Хабаровский края, Сахалинская, Камчатская, Магаданская области). 3.4. При решении практических задач, связанных с оценкой фактических сроков службы нежестких дорожных одежд и транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог, руководствуются предельно допускаемыми эксплуатационными состояниями покрытия по ровности "δi" в зависимости от уровня надежности дорожной одежды: Таблица2
Приведенные данные получены по толчкомеру ТХК-2, установленному на автомобиле УАЗ-452. При использовании других марок автомобилей требуется предварительная тарировка прибора. 4. Срок службы дорожного покрытия - это период времени, в пределах которого снижаются сцепные качества покрытий (капитальные и облегченные дорожные одежды) или увеличивается износ поверхности покрытий (переходные и низшие дорожные одежды) до величин предельно допускаемых по условиям движения. 5. Нормы межремонтных сроков службы дорожных покрытий (Тп) на дорогах с капитальными и облегченными дорожными одеждами принимают в зависимости от интенсивности движения транспортного потока в первый год после строительства или работ по устройству шероховатых поверхностей при ремонте дорог (табл. 2). Таблица 3 .....
Содержание автомобильных дорогСодержание автомобильной дороги - комплекс работ по уходу за дорогой, дорожными сооружениями и полосой отвода, по профилактике и устранению постоянно возникающих мелких повреждений, по организации и обеспечению безопасности движения, а также по зимнему содержанию и озеленению дороги. Задача содержания состоит в обеспечении сохранности дороги и дорожных сооружений и поддержании их состояния в соответствии с требованиями, допустимыми по условиям обеспечения непрерывного и безопасного движения в любое время года. Работы по содержанию не требуют составления проектной документации и выполняются на основе нормативов, ведомостей дефектов и смет. По усмотрению заказчика (инвестора) может разрабатываться проектная документация. Состав работ по содержанию автомобильных дорогК содержанию автомобильной дороги относят работы: По полосе отвода, земляному полотнуи водоотводу:
По дорожным одеждам:
По обустройству дорог, организации и обеспечению безопасности движения:
Зимнее содержание дорог:
Озеленение дорог:
Прочие работы по содержанию:
1.3 Автомобильные дороги и улицы как комплексные сооружения Автомобильные дороги и улицы – элемент инженерно-транспортной инфраструктуры, сложный имущественный и инженерный комплекс сооружений, предназначенный для размещения и движения автомобилей и других транспортных средств, а также пешеходов при соблюдении требований безопасности и комфорта движения, а также заданных скоростей, нагрузок, габаритов и других норм. Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружении для непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями. В этот комплекс входят:
Рис. 2. Дорожная конструкция: 1 — дорожная одежда; 2 — земляное полотно;
1.3.2 Искусственные сооружения Трасса дороги, проходя по местности, встречает на своем пути различные препятствия: реки, ручьи, овраги, горные хребты, лощины, суходолы. Чтобы провести дорогу через такие препятствия, устраивают искусственные сооружения. К ним относят: подпорные стенки, трубы, мосты, тоннели, путепроводы, виадуки, эстакады и др. Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют мосты и трубы. С точки зрения требований автомобильного транспорта наилучшим является то сооружение, которое не меняет условий движения автомобилей, не требует изломов в плане и профиле проектной линии автомобильной дороги, не стесняет проезжую часть и обочины, а также не нуждается в изменении типа дорожного покрытия. Этим условиям наиболее отвечают трубы, которые можно применять при любых сочетаниях продольного профиля и плана дороги и при любой высоте насыпи. Поэтому количество труб на автомобильных дорогах составляет 85% от общего количества водопропускных сооружений. Трубыпредставляют собой простейшие искусственные сооружения (рис.3), которые устраивают для пропуска воды под земляным полотном автомобильной дороги при пересечении периодически или постоянно действующих водотоков с расходом до 10 - 15 м3/с. На современных автомобильных дорогах трубы монтируют из отдельных железобетонных звеньев круглого или прямоугольного сечения. Круглые железобетонные трубы устраивают одноочковыми и многоочковыми диаметром от 0,75 до 2 м. Прямоугольные железобетонные трубы применяют при большом расходе воды. Так как сверху трубы засыпают грунтом насыпи, на поверхности которой устраивается такое же покрытие, как и на смежных участках дороги, то проезжающие по дороге автомобили не испытывают никаких изменений в условиях движения над трубой по сравнению с другими участками. Рис.3. Схема трубы Мосты(рис. 3, а) - представляют собой сооружения, позволяющие провести дорогу через пересекаемое препятствие и прерывающие земляное полотно дороги. Езда на этом участке происходит уже по мостовому сооружению. Рис. 3 Схемы сооружений: 1 – насыпь; 2 – пролетные строения; 3 – береговая опора (устой); 4 - промежуточная опора (бык); 5 – тоннель; 6 – подход к тоннелю Тоннели служат для проведения дороги через толщу холма или горного массива, а в городах - для пропуска под землей улиц (рис. 3, б) и пешеходных переходов. Бывают случаи, когда необходимо устраивать подводные тоннели под реками, морскими заливами или проливами. Кроме тоннелей, на горных дорогах требуется возводить галереи для защиты дороги от каменных обвалов и снежных лавин, а также балконы и подпорные стенки. Комплекс сооружений, устраиваемый для пересечения дорогой реки, называют мостовым переходом. В его состав входят: мост, подходы к нему, регуляционные и берегоукрепляющие сооружения. Собственно мост состоит из пролетных строений, поддерживающих проезжую часть с тротуарами, и опор, передающих давление пролетных строений на грунт. В зависимости от числа перекрываемых пролетов мосты бывают однопролетными или многопролетными ( рис. 3, а). Крайние опоры, расположенные в местах сопряжения моста с насыпями дороги, называют устоями, а массивные промежуточные - быками. Расстояние l0 между центрами опирания пролетного строения называют его расчетным пролетом. Уровень воды в реках может существенно изменяться. В летнее время и зимой вода обычно имеет низкий уровень, называемый уровнем меженных вод (УМВ), или уровнем межени. Весной при таянии снега, а иногда и в летнее время, приток воды резко увеличивается и уровень воды повышается. Наивысший уровень воды, возможный на реке в месте мостового перехода, называют уровнем высоких вод (УВВ). Расчетный уровень высоких вод определяют по данным натурных гидрологических наблюдений, с учетом вероятностного превышения расчетного паводка, устанавливаемого для мостов, в зависимости от категории дороги. Свободную ширину зеркала воды под мостом, измеренную по расчетному уровню высоких вод, называют отверстием моста. В однопролетном мосту отверстие равно расстоянию в свету между внутренними гранями устоев. В многопролетном мосту отверстие выражается суммой расстояний в свету между опорами отдельных пролетов (Σl0), измеренных по расчетному уровню высоких вод ( рис. 3, а). Расстояние Н1 от поверхности проезжей части моста до уровня меженных вод называют высотой моста, а расстояние Н от низа пролетных строений до уровня высоких вод или судоходного расчетного уровня - cвободной высотой под мостом. Высота Н должна быть достаточной для безопасного пропуска высокой воды и ледохода, а на 'судоходных реках - для пропуска судов. Расстояние Н от поверхности проезжей части моста до самых нижних частей пролетного строения называют строительной высотой моста. Отверстие, величины пролетов (в свету и расчетные), высота моста, а также ширина проезда на мосту являются основными (генеральными) размерами моста. Рис. 4. Схемы мостов с различным уровнем проезжей части В зависимости от положения уровня проезда, различают мосты: • с ездой поверху, когда, проезжая часть расположена по верху пролетных строений (рис. 4, а); • с ездой понизу, - в которых проезжая часть расположена вдоль низа пролетных строений (рис, 4, б); • с пониженной ездой, или ездой посередине, т. е. с проезжей частью, расположенной в пределах высоты пролетного строения (рис. 4, в). В зависимости от материала, из которого сделаны пролетные строения, различают мосты деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и металлические. По роду перемещающихся по ним подвижных нагрузок различают мосты:
В зависимости от назначения, особенностей конструкции и условий эксплуатации, мосты могут быть разделены на следующие основные виды: обычного типа или высокого уровня; разводные; трансбордеры или мостовые паромы; наплавные. Встречаются и другие виды искусственных сооружений, по своему характеру аналогичные мостам. К числу таких сооружений относятся: путепроводы, эстакады и виадуки. Мостами обычного типа или высокого уровня (высоководными) называют мосты, возведенные на такой высоте над рекой, чтобы свободно пропускать высокие воды и не препятствовать на реке судоходству или сплаву (рис. 5, а). Рис. 5. Основные виды мостовых сооружений В этих мостах возвышение Н низа пролетных строений над уровнем высоких вод или над судоходным расчетным уровнем (РСУ) должно быть не меньше высоты судоходного габарита для данной реки ( рис. 4, в). Когда на реке нет судоходства или сплава леса, величина Н определяется требованиями безопасного пропуска под мостом высоких вод и ледохода. В некоторых случаях устраивают мосты, имеющие лишь небольшое возвышение над уровнем меженных вод. Такие мосты, называемые низководными, не способны пропускать высокие воды и при проходе паводков они либо затопляются (затопляемые мосты), либо их приходится разбирать. Низководные мосты применяют как кратковременное средство связи между берегами. Разводными называют мосты, в которых для пропуска судов устроен специальный разводный пролет (рис. 5, б), имеющий размеры, необходимые для судоходства. Разводные мосты применяют в случаях, когда невозможно или неэкономично поднять подходы на высоту, необходимую для непосредственного пропуска судов под мостом. Недостаток разводных мостов состоит в неизбежности перерывов движения по мосту при разведенном пролете. Трансбордеры, или мостовые паромы устраивают в случае необходимости пересечения широкого водного пространства. Это бывает необходимо при малой интенсивности движения между берегами. Трансбордер (рис. 5, в) состоит из легкой конструкции, перекрывающей водное препятствие и поддерживающей пути для тележки с подвесной платформой, служащей для перевозки грузов. Наплавными называют мосты на плавучих опорах (рис. 5, г). Их применяют при пересечении широких и глубоких рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах дорого, сложно и не оправдывается предполагаемым грузооборотом на мосту. На судоходных реках в наплавных мостах устраивают специальные выводные участки, которыми открывают путь для прохода судов. При пересечении многоводных рек дорогами с малой интенсивностью движения связь между берегами может быть осуществлена паромной переправой. Такая переправа состоит из пристаней на обоих берегах реки и плавучего парома, передвигающегося между пристанями. Путепроводами называют мосты для пропуска одной дороги над другой (пересечение в разных уровнях). К устройству путепровода приходится прибегать при пересечении двух автомобильных дорог (рис. 5, д) с интенсивным движением, пересечении автомагистрали с городскими улицами или автомобильной дороги с железнодорожными путями. Эстакадой называют мостовую конструкцию, служащую для пропуска дороги на некоторой высоте над поверхностью земли так, чтобы нижележащее пространство могло быть использовано для проезда или для других целей (рис. 5, е). Эстакады часто устраивают в городах для пропуска скоростного автомобильного движения, метрополитена, железной дороги над улицами, площадями и даже над городской застройкой. Виадуки возводят при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов, когда устройство высокой насыпи может потребовать настолько больших земляных работ, что целесообразным окажется построить искусственное сооружение - виадук (рис. 5, ж). Обычно виадук оказывается выгоднее насыпи при глубине пересекаемого препятствия больше 20 - 25 м. В зависимости от статической схемы основной несущей конструкции пролетных строений различают следующие системы мостов: балочную, арочную, рамную и висячую. Рис. 6. Основные конструктивные системы мостов В балочных мостах (рис. 6, а) пролетное строение при действии на него вертикальной нагрузки работает на изгиб и передает опорам вертикальные опорные давления. В арочных мостах (рис. 6, б) опорные реакции, вызываемые вертикальной нагрузкой, действуют на опоры наклонно и могут быть разложены на вертикальную и горизонтальную составляющие. Горизонтальные составляющие Н опорных реакций арки называют распором. Арка под действием вертикальной нагрузки работает на сжатие и изгиб. Распор арки передается опорами или может быть воспринят специальным элементом, называемым затяжкой. В рамных мостах (рис. 6, в) пролетные строения и опоры жестко связаны между собой и составляют единую конструкцию. При действии вертикальной нагрузки опорам и фундаментам рамных мостов передаются, кроме сжимающих усилий, также значительные изгибающие моменты. В ряде рамных систем под действием вертикальной нагрузки возникает также и распор Н (. рис. 6, в). В висячих мостах (рис. 6, г) пространство между опорами перекрывается стальными канатами (или вантами), работающими на растяжение и поддерживающими балку жесткости, в уровне которой расположена проезжая часть. Канаты (ванты) передают своими концами наклонные усилия, воспринимаемые специальными анкерными опорами ( рис. 6, г) или балкой жесткости моста. Кроме перечисленных статических схем мостов, встречаются также и другие статические схемы. Например, в деревянных мостах применяют подкосную систему, представляющую собой балку, подпертую подкосами. В металлических и железобетонных мостах встречаются различного рода комбинированные системы, в виде сочетания простейших, например, балочной и арочной. В некоторых случаях мосты подразделяют на большие (внеклассные), средние и малые. Малыми называют мосты полной длиной до 25 м, средними - больше 25 м и до 100 м, большими - больше 100 м, в том числе внеклассными - полной длиной больше 500 м.[17] |