Народное хозяйство и природно-климатические условия проектирования.

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 области холмистая (высотой до 100-200м). 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. Осадков от 600мм в горной части до 350мм в год на равнинах; максимум приходиться 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 с.х. 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. Достаточно развит автомобильный транспорт. Длина автодорог с твёрдым покрытием 6,1 тыс.км.(1976). Главные автодороги: Уфа-Аша-Миасс-Челябинск-Курган и Троицк-Челябинск-Екатеринбург. Через Челябинскую область проходит сеть транзитных нефтепроводов, газопроводов и авиалиний.

 

 

Таблица1.1

Среднемесячные температуры воздуха, ⁰С

Месяц	I	II	III	IV	V	VI
Температура, 0С	-15,8	-14,3	-7,4	3,9	11,9	16,8
Месяц	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Температура, 0С	18,4	16,2	10,7	2,4	-6,2	-12,9

 

Таблица 1.2

Среднемесячное количество осадков, мм

Месяц	I	II	III	IV	V	VI
Количество осадков, мм
Месяц	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Количество осадков, мм

 

Таблица 1.3

Распределение твердых и жидких осадков, %

Месяц	I	II	III	IV	V	VI
Твердые осадки						-
Жидкие осадки	-	-	-
Смешанные осадки
Месяц	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Твердые осадки	-	-
Жидкие осадки						-
Смешанные осадки	-	-

 

Таблица 1.4

Повторяемость ветра в январе, %

Направление ветра	с	св	в	юв	ю	юз	з	сз
Кол-во повторений, %
Скорость, м/с	11,4	4,3	0,8	2,6	11,6	6,1	1,8	4,7

 

Таблица 1.5

Повторяемость ветра в июле, %

Направление ветра	с	св	в	юв	ю	юз	з	сз
Кол-во повторений, %
Скорость, м/с	5,6	3,5	1,9	1,4	2,5	2,7	3,6	6,9

 

2. Расчёт технических норм автомобильной дороги.

Категория автомобильной дороги определяется из условия расчета перспективной интенсивности движения по формуле:

где N_o – исходная интенсивность движения, авт./сут.; K_r – коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения; t – перспективный расчетный срок прогнозирования интенсивности, принимается равным 20 лет.

Исходная интенсивность движения N0=450 авт/сут.

По СНиП 2.05.02-85 автомобильная дорога с интенсивностью движения от 1000 до 3000 авт./сут. относится к III технической категории. Расчетная скорость движения V_р=100 км/ч.

Ширина полосы движения П (м) определяется из условия встречного движения автомобилей по формуле:

где b, c – ширина кузова и расстояние между колесами расчетного автомобиля, м; y – ширина предохранительной полосы между серединой внешнего заднего колеса автомобиля и кромкой проезжей части, м; x – величина зазора безопасности между автомобилями и осью проезжей части, м, определяемая по формуле:

 

 

Ширину земляного полотна В (м) при двухполосном движении можно определить по формуле:

где а – ширина обочины, м, принимается в зависимости от категории проектируемой дороги и равна 2,5 м.

 

Теоретическая пропускная способность одной полосы движения определяется по формуле:

где L₀ – расстояние между движущимися друг за другом автомобилями, м;

где t – время реакции водителя, t = 1 с; К_э – коэффициент эксплуатационных условий торможения, для грузовых автомобилей К_э = 1,7; φ_i – коэффициент сцепления, принимаемый равным 0,5; i – продольный уклон дороги, принимаемый равным нулю; l – длина преобладающего грузового автомобиля; l₀ – зазор безопасности при остановке автомобиля перед препятствием, принимается равным 10 м.

 

 

где П_у – коэффициент, учитывающий реальные условия движения автомобиля по дороге, П_у = 0,3…0,5, принимаем 0,4.

 

Пропускная способность определяется по формуле:

 

где n – число полос движения; А_В – пропускная способность каждой из полос движения

 

Наименьший радиус кривой в плане определяется по формуле:

 

где μ – коэффициент поперечной силы, μ = 0,08; I_пч – поперечный уклон проезжей части, принимается в зависимости от типа покрытия.

 

В расчетах принимается большее значение радиуса горизонтальной кривой.

Определение расстояния видимости в продольном профиле.

1. Из условия видимости поверхности покрытия.

где L₁ – путь, пройденный автомобилем за время с момента, когда водитель увидел препятствие, до начала полного торможения, м; S_т – тормозной путь автомобиля, м.

 

2. Из условия видимости встречного автомобиля.

В расчетах принимается большее значение расстояния видимости.

Определение предельного продольного уклона.

где Д – свободное тяговое усилие на ободе ведущих колес преобладающего грузового автомобиля, отнесенное к единице его веса (динамический фактор); f – коэффициент сопротивления качению колес автомобиля, в расчете принимаем для усовершенствованных покрытий f = 0,015; δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся частей автомобиля; j – ускорение автомобиля (при равномерном движении автомобиля с постоянной скоростью j=0 ).

Динамический фактор Д₁, вычисленный из условия сцепления колес с покрытием.

где φ₁ – коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с покрытием, значение которого в зависимости от влажности и износа покрытия изменяется от 0.1 до 0.7. В расчете приняты неблагоприятные условия для движения автомобиля (покрытие дороги влажное, грязное), при этом φ₁=0.2;

G, G_сц – общий (при полной нагрузке) и сцепной (приходящийся на ведущую ось) вес автомобиля, кг; Р_В – сила сопротивления воздуха, зависящая от скорости движения;

где k – коэффициент обтекаемости грузового автомобиля, k=0.7; V_Д – скорость движения автомобиля, км/ч, принимается по графику при максимальной работе двигателя на прямой передаче.

F=(0.8….0.9)HB

 

где H – высота расчетного автомобиля; B – ширина расчетного автомобиля.

Если соблюдается условие Д < Д₁, то величину предельного уклона принимают как проектную.

 

 

Динамический фактор, определяемый по графикам динамических характеристик расчетного автомобиля при максимальном режиме работы двигателя на прямой передаче, равен 0.04. Следовательно, соблюдается условие Д<Д₁, и величина предельного продольного уклона будет найдена по формуле

 

Определение минимального радиуса выпуклых вертикальных кривых.

1. Из условия видимости поверхности покрытия автодороги.

 

где S_п – расстояние видимости поверхности покрытия, м; d – высота глаз водителя над поверхностью покрытия, принимаем d=1.2.

2.Из условия видимости встречного автомобиля.

где S₀ – расстояние видимости встречного автомобиля, м.

 

Определение минимального радиуса вогнутых вертикальных кривых.

1. Из условия видимости дороги в ночное время.

 

где S_п – расстояние видимости поверхности проезжей части дороги в ночное время при свете фар; h_ф – высота фар над поверхностью покрытия, в расчетах принимается h_ф=0.8 м; α – угол рассеивания света, α=2⁰.

2. Из условия нагрузки на рессоры.

где a – допускаемое центробежное ускорение, не дающее перегрузку рессор, a=0.5 м/с².

В расчетах используется большее значение радиуса вертикальной выпуклой и вертикальной вогнутой кривой.

Техническая норма	Данные	Принятые в проекте
По расчету	По СниП 2.05.02-85
Число полос движения
Ширина полос движения	4,25	3,5	4,25
Ширина обочин	2,5	2,5	2,5
Ширина земляного полотна	13,5		13,5
Наибольший продольный уклон
Расстояние видимости: поверхности дороги встречного автомобиля	117.88
225.27
Радиус кривой в плане
Радиус вертикальных кривых: выпуклых вогнутых	5789.87
2431.35