Назначение радиусов кривых в плане
ЛЕКЦИЯ № 5 ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ ПО КРИВОЙ
При проектировании закруглений в плане, необходимо обеспечить удобство и безопасность движения автомобилей с расчетными скоростями. Удобство — обеспечивается плавностью движения автомобилей. Безопасность движения — достаточной видимостью на кривой и исключением возможности заноса и опрокидывания автомобиля.
На автомобиль, движущийся по кривой действуют две силы, приложенные к его центру тяжести:
Рисунок 5.1 Силы, действующие на автомобиль при движении по кривой в плане
1) центробежная сила, направленная перпендикулярно направлению движения (горизонтально) во внешнюю сторону закругления
где m – масса автомобиля;
V – скорость автомобиля, м/с;
R – радиус кривой в плане, м.
Центробежная сила стремится опрокинуть или сдвинуть автомобиль с дороги, вызывает деформацию шин в поперечном направлении, увеличивает их износ, повышает расход топлива.
Ночью условия движения автомобиля осложняются в связи с тем, что свет фар, направленный вдоль продольной оси, освещает дорогу перед автомобилем на гораздо меньшее расстояние, чем на прямых участках пути.
Все эти отрицательные факторы проявляются тем сильнее, чем меньше радиус закругления в плане. Поэтому удобство, безопасность и экономичность проезда по кривым в плане с высокой скоростью возможно только при назначении достаточно высокого радиуса закругления в плане;
2) вес автомобиля
де m – масса автомобиля;
g – ускорение свободного падения.
Поскольку проезжей части дороги придается поперечный уклон, предназначенный для поверхностного водоотвода, проектируя обе силы по направлению поперечного уклона, получаем, что
— составляющая центробежной силы будет равна — (mV 2 /R)·cosα;
— составляющая веса автомобиля – mgi;
Суммарная их сила (некая результативная) составит:
В зависимости от направления поперечного уклона составляющая веса автомобиля может иметь знак + или -.
Суммарная силаYназывается поперечной силой.
Поскольку угол α мал (cosα=1), его влиянием можно пренебречь. Тогда:
,м(5.5)
Это уравнение показывает, что величина радиуса закругления зависит не от абсолютного значения поперечной силы, а от его отношения к весу автомобиля, которое называется коэффициентом поперечной силы:
(5.6)
m — коэффициент поперечной силы.
Подставив это отношение в предыдущее выражение, получим:
(5.7)
Знак (+) принят при устройстве односкатного поперечного профиля дороги.
Знак (–) принят при устройстве двухскатного поперечного профиля.
Коэффициент поперечной силы m может быть при расчетах нормирован, исходя из следующих требований: устойчивости автомобиля против опрокидывания, устойчивости автомобиля против заноса, самочувствия пассажиров при проезде по кривым, допускаемого превышение расхода топлива и износа шин на кривых, по сравнению с прямыми участками и т.п.
При назначении радиуса кривых в плане учитываются удобство управления автомобилем и обеспечение видимости ночью при свете фар.
1. Для устойчивости автомобиля против опрокидывания необходимо, чтобы момент удерживающих сил был больше момента сдвигающих сил:
Для обеспечения этого условия, необходимо, чтобы коэффициент поперечной силы:
(5.9)
где: в — ширина колеи автомобиля, м;
h — высота его центра тяжести, м.
D — величина смещения центра тяжести автомобиля из-за деформации рессор и боковой эластичности шин в направлении действия центробежной силы.
На основе опытов боковое смещение D можно принять равным 0,2 м
Отношение в/h для легковых автомобилей колеблется от 1,8-2,5 м, грузовых от 2-3, автобусов от 1,7-2,2.
Принимая для расчетов минимальное значение в=1,7h, получаем, что для устойчивости автомобиля против опрокидывания коэффициент поперечной силы m не должен превышать 0,6.
Для устойчивости автомобиля против заноса необходимо, чтобы соблюдалось условие:
(5.10)
Рк — тяговое или тормозное усилие, приложенное к колесу;
Gk — нагрузка от колеса автомобиля на покрытие;
jрасч -коэффициент сцепления шин автомобиля с дорожным покрытием.
Рисунок 5.2 Составляющие силы сцепления в плоскости
контакта колеса с покрытием.
Устройство на дорогах кривых малого радиуса ухудшает безопасность движения.
При разработке технических условий на проектирование дорог, допустимые значения коэффициента поперечной силы μ равны: (0,7-0,8)φрасч.
Под действием поперечной силы пассажиры ощущают наклон. Неудобство движения становится тем заметнее, чем больше поперечная сила.
Наблюдения показали, что при 
=0,1 пассажир, не глядя на дорогу не замечает, что едет по кривой,
— при = 0,15 – движение по кривой ощущается слабо,
— при = 0,2 – движение ощущается ясно, пассажиры испытывают легкое неудобство,
— при = 0,3 – при въезде на кривую, пассажир ощущают толчок, наклоняющий его вбок.
В зависимости от коэффициента поперечной силы и скорости движения автомобиля были приняты следующие нормативные значения радиуса горизонтальных кривых.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник статьи: http://studopedia.su/6_43513_naznachenie-radiusov-krivih-v-plane.html
Обеспечение безопасности движения на кривых малого радиуса.
Для обеспечения удобства и безопасности движения автомобилей с расчетной скоростью при радиусах меньше 3000 м на дороге 1-ой катег. и при радиусах меньше 2000 м на дорогах остальных катег. устраив. вираж.
Переход от односкатного поперечн. профиля виража к нормальному двухскатному осущ-ся на участках, называемых отгонами виража.
На с/х дорогах вираж устраивают при радиусах 600 и менее метров.
Поперечн. уклон тем больше, чем меньше радиус кривой. В районах с частыми гололедами попер. уклон меньше.
По всей длине круговой кривой поперечн. уклоны проезжей части обочин. В горных районах для безопасности движения дорогу на виражах ограждают, а в НП безопасность движения обеспечивается знаками, ограничивающими скорость.
Поперечный уклон определяется из уравнения:
Т. к. на поворотах движения а/м усложняется, а/м занимают более широкую полосу, поэтому на кривых малых радиусов делают уширение проезжей части.
Для с/х дорог при радиусе 400 м уширение составляет 0,3…1,5 м.
Уширение делается за счет внутренней обочины одинаковым по всей длине круговой кривой. Изменение его от нуля до расчетной величины производят плавно на участке отвода уширения, которую совмещают с отгонами виража.
Ширина обочин с учетом уширения не менее 1 м, а в горной местности не менее 0,5 м. В горных районах трассу дорог удлиняют, серпантин.
Серпантин – участок трассы, где резко меняется ее направление (до 180 0 ) с размещением кривой не внутри, а снаружи угла поворота. Размеры элементов в серпантине устанавливается техническими условиями.
Ширина виражей 2…3 м, уклон виража 60%о. Радиусы кривых от 15 до 30 м.
На крутых склонах для обеспечения устойчивости верхней и нижней части серпантина применяют подпорные стенки.
41.Элементы поперечного профиля. Поперечным профилем называется представленное на чертеже сечение дороги вертикальной плоскостью, проведенной перпендикулярно к продольной оси дороги.
В зависимости от рельефа местности дороги размещают выше поверхности земли, в насыпи, или ниже ее поверхности, в выемке.
Полоса поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, называется проезжей частью. Проезжую часть укрепляют различными материалами, создавая на всем ее протяжении дорожную одежду в виде прочной слоистой конструкции определенной толщины.
Поперечный профиль проезжей части обычно очерчивается по двум наклонным прямым, сопряженным в средней части круговой вставкой длиной до 2 м.
Прилегающие к проезжей части полосы называют обочинами. Обочины создают боковой упор для дорожной одежды; они используются для временной стоянки автомобилей, а также дорожных машин при ремонте дороги и для складывания ремонтных дорожно-строительных материалов.
Проезжая часть дороги располагается на земляном полотне, которое выравнивает профиль местности, обеспечивает устойчивость дорожной одежды, содействует скорейшему отводу воды и предохраняет от действия других неблагоприятных факторов.
Для осушения дороги и обеспечения водоотвода, выемки, а также насыпи незначительной высоты устраиваются с боковыми канавами (кюветами). При устройстве насыпей вдоль дороги часто располагают неглубокие (до 1,5 м) выработки — резервы, грунт из которых используется для возведения насыпи.
При разработке выемки излишек грунта, не использованный для возведения насыпи, при невозможности разместить его в ближайший овраг, размещается в валы, параллельные дороге, — кавальеры.
Боковые поверхности насыпей и выемок, резервов и канав устраивают в виде правильно спланированных наклонных поверхностей— откосов. Крутизна откосов характеризуется коэффициентом заложения, который определяется как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции — заложению.
В боковых канавах различают внутренний и внешний откосы. Линия сопряжения поверхности обочин и откоса насыпи или внутреннего откоса канавы называется бровкой земляного полотна. Расстоянием между бровками измеряется ширина земляного полотна. Пучение— увеличение объёма промерзающих влажных почв и рыхлых горных пород вследствие кристаллизации в них воды (образующей ледяные прослойки, линзы) и разуплотнения минеральных частиц. Наблюдается в областях распространения сезонно- и многолетнемёрзлых пород. Пучение вызывает неравномерное поднятие промерзающих толщ; неодинаковая величина поднятия объясняется различиями в условиях промерзания, составе пород, их влажности, плотности.
42. Комплексные экономич. Изыскания с/х дорог.
Комплексные экономич. изыскания ведут с учетом администр – х районов или в пределах 1 – го хоз – ва. Изыскания начинают с подбора и изуч – я картограф – ких и ведомственных данных, кот – ые характеризуют экономику, физико – географич. усл – я, природ. ресурсы, направления развития производительных сил рассматриваемого района или хоз – ва. На основе этих данных сост. топограф. карту:
1) наносят гр – цы хоз – в;
2) грузообразующие дороги;
3) соседние существ – щие а/дороги, ж/д, вод. Пути.
4) местополож – ие ж/д. станций и пристаней.
Устан-т объем и характер перевозок (ввоз и вывоз), осуществляемые всеми грузообразующими пунктами. Ежегодно объем перевозок грузообразующего пункта опред-т на перспективу с учетом развития хоз-ва. Размеры грузооборота опред-т отдельно (по ввозу и вывозу). Опр-т по полеводству, садо -, овоще — ,животноводству, птицеводству.
Основ. позиции ввоза: с/х машины, удобрения, топливо, строительные материлы, продовольств. товары.
Размеры грузооборота опред. по модулю грузооборота. Товарная продукция опред-ся по установл-ным нормативам с учетом товарности произв-ва. Завоз товара, материала для нов. строит-ва устанав-ют на перспективу по нормативу. Сост-т сводную ведомость грузооборота хоз-ва на данный и перспективный периоды. По каждой культуре и суммарно по всем видам ввозимых грузов проставляют объем перевозок (в т.) с указанием ввоза и вывоза.
При опред-нии грузооб-та хоз-ва для проектир-ния дорог общего пользования учитыв. Объем товарной продукции, а для проектир-ния внутрихоз-ных дорог в основу берется валовая продукция.
Объем товар. пр-ции вед-ся в расчете на 1 га пашни, 1 га с/х угодий – по животноводству.
где рi– удельн. вес отд. Культуры в струк-ре посева; pj —% товарности пр-ции; U –урожайность культуры.
где ni –кол-во ж/водческой пр-ции каждого вида на 1 га с/х угодий; pi —% товарности пр-ции.
Однако в состоянии экономич. изысканий невозм-но выполнить объем перевозок и всю клиентуру а/тр –та. Часть грузов не поддается учету и планиров-ю. Трудно учесть холостые переезды машин, рост личного парка и машин, поэтому выявленный грузооборот увелич-т на 20 – 40 %.
Минеральные вяжущие.
Обраб-ку дорог осуществл-т минер-ми вяжущ-ми(цемент,известь) и орган-ми(нефт.природ-е битумы и дегтевые матер-лы).
Мнер-е вяжущ-е сцепляют отдельные грунтовые участки прочными кристаллическими связями.Цементом и известью м. укреплять грунты различные по своей природе и по гранулометрич-му составу.Наиболее пригодные д/укреплениякрупнообломочные и щебеноч гравилистые грунты,а т.ж.супеси,легкие суглинки близкие по оптим-му составу и с числом пластичности 0,003-0,012.Связ-е грунты (суглинки)укреплению подвергают при числе пластичности 0,22-0,27.
Возможность укрепл-я засоленных грунтов зависит от степени и хар-ра их засоления,и возмож-ти ликвид-ии вредного воздействия различ-х солей спец-ми добавками.
В практике дорож-го строит-ва примен-ся портландцементы М400(В300) и выше 60 со сроком схватывания не 100),известково-зольные марки(М50,В3,5).
Д/нормального протекания процесса твердения цемента грунт д.иметь оптим-ю влажность в момент его обработки(0,6-граница текучести;0,1-0,07-песок;0,09-0,14-супеси-от массы смеси).Если влаж-ть грунта превышает оптим-ую(>2%)необходимо продолжать перемешивание и размельчение грунта с целью подсушивания.С этой же целью в грунт вводят добавку извести2-3%.Добавка цемента –это 4-5% от массы смеси или на м 3 -80-225 кг цемента.Цементно-грунтовую смесь укладывают слоями(min-10см,max-22см).При хорошем в/отводе в южных краях(сред.полоса)грунты укрепляют известью(на 15-20% 50м, то H1-H2≥1м; если ℓ 2м.
Подсчет земляных работ для насыпи и выемки ведут раздельно, поэтому на продольном профиле устанавливают нулевые точки. Положение нулевой точки, где выемка переходит в насыпь или наоборот определяют расстояние Х от предыдущей рабочей отметки до до нулевой точки из подобия треугольников: Х=Н1 ℓ/(Н1+Н2). Подсчет объема земляных работ ведется в табл.форме. для ускорения подсчета объема земл.работ на дорогах все трубы и мосты длиной до 4м не учитываются (считают их заполненными грунтом).
Определение объемов земляных работ для насыпи при строительстве дорог.Объем земляных работ необходимо знать для рационального проектирования продольного профиля, для установления размеров земляного полотна, резервов кавальеров, кюветов, котлованов и для определения стоимости строит-ва. Объем земляных работ определяют по пикетам, а в пределах пикета – по участкам между смежными переломами проектной и существующей линии. Длину участка и рабочей отметки Н1 и Н2 (отметки концов участка призматоида) берут из продольного профиля. При вычислении объема земляных работ созданием выпуклого профиля поверхности дороги пренебрегают(эти объемы входят в профилированные и на объем земляных работ не влияет). Определение объема земляных работ для насыпей V=H(B+mH)*ℓ+m*(H1-H2)²/12*ℓ ,где Н=(Н1+Н2)/2
B-ширина дорожного земляного полотна
m-коэффициент заложения откосов полотна
Второе слагаемое учитывается при Н1-Н2≥1м если ℓ>50м. Если ℓ 2м
Подсчет объема земляных работ для насыпей и выемок ведут раздельно, поэтому на продольном профиле устанавливают нулевые точки.
Положение нулевых точек, где выемка переходит в насыпь или наоборот определяют расстояние Х от предыдущей рабочей отметки до нулевой точки из подобия треугольников. Х=Н1 ℓ/(Н1+Н2). Подсчет объема земляных работ ведется в табл.форме. для ускорения подсчета объема земл.работ на дорогах все трубы и мосты длиной до 4м не учитываются (считают их заполненными грунтом).
Источник статьи: http://infopedia.su/11xd707.html