Задачи и методы проектирования дорог

Задачи и методы проектирования дорог. Во всех странах задачи дорожного строительства включают пять основных направлений создание сети опорных автомобильных магистралей строительство дорог во вновь осваиваемых промышленных и сельскохозяйственных районах строительство сети внутрихозяйственных дорог в сельских районах реконструкция и совершенствование дорог существующей сети городское дорожное строительство.

Поскольку автомобильные магистрали являются наиболее дорогим типом дорог, их сеть создается последовательно путем постройки четырехполосной проезжей части с разделительной полосой на наиболее загруженных участках маршрутов в первую очередь вблизи больших городов. Для последнего 20-летия характерна устойчивая тенденция к поискам путей уменьшения стоимости дорожного строительства, вызванная как подорожанием материалов и энергии, так и уменьшением спонсирования дорожного хозяйства.

Выход ищут в снижении нормативов на элементы трассы и поперечного профиля дорог, а также в некотором понижении расчетного уровня обслуживания и надежности дорожных одежд в сокращении планируемых межремонтных сроков. Находят применение широкий круг отходов промышленности шлаки, горелые сланцы отвалов каменноугольных шахт, мел из расположенных поблизости выемок, камень и кирпич из разбираемых зданий, и др Широкое использование в конструкциях земляного полотна начал находить геотекстиль нетканый материал из отходов промышленности синтетических материалов.

Основные цели его применения в земляном полотне предотвращение проникания грунта насыпей в подстилающий слабый грунт, выравнивание напряжений по поверхности контакта подошвы насыпи с грунтом основания. Широко развивается повторное употребление материалов перестраиваемых дорожных одежд, например, щебня от дробления бетона старых дорожных покрытий. Ведутся попытки использования искусственных каменных материалов укладка в нижний слой одежд керамзита, обработанного битумом, и искусственного щебня из обожженной до спекания глины.

Временное возрастание цен на битум заставило изменить отношение к старому асфальтобетону. Применяют самую различную технологию его повторного использования от полного удаления старых покрытий с их переработкой на заводах для последующей укладки в покрытие до частичного разрыхления верхнего слоя на неполную толщину, добавления к нему нового материала и укладки на старое место при ремонтных работах и утолщении.

Разрыхление выполняют как с предварительным разогреванием, так и в холодном состоянии. Для компенсации ухудшения свойств битума за период службы в старом покрытий добавляют маловязкий битум. В верхних слоях покрытий получает распространение сильнопористый дренирующий асфальтобетон, который, обладая хорошей шероховатостью, обеспечивает высокий коэффициент сцепления с шинами, предотвращая аквапланирование быстрым отводом из зоны контакта с покрытием водяной пленки, вдавливаемой в поры покрытия.

Эффективным средством правильного использования транспортными средствами проезжей части дороги становится четкое выделение полос движения. Обычные линии разметки недостаточно эффективны ночью. В 1937 г. были запатентованы световозвращающие шарики, которые начали вводить в разметочную краску, но из-за высокой стоимости и технологических трудностей такая разметка получила малое распространение. В 20-х годах пытались обозначать линии разметки вделанными в покрытия бетонными блоками и алюминиевыми марками.

Из-за трудоемкости и ненадежности их закрепления в покрытии метод временно был отвергнут. Длительное время основным средством обозначения полос разметки в ночное время были монтируемые в покрытие марки со стеклянными отражающими линзами кошачьи глаза, усовершенствованные модели которых, имеющие резиновую прокладку, которая утапливаются при наезде колеса в покрытие и обладают свойством самоочищения от грязи. 2. Искусственные сооружения на автодорогах.

Для обеспечения устойчивости земляного полотна на косогорах, в местах пересечения автомобильной дороги с реками, оврагами или балками, по которым стекает вода от дождей и таяния снега, а также при пересечении существующих дорог устраивают различного рода искусственные сооружения. К ним относят подпорные стенки, трубы, мосты, путепроводы, виадуки, эстакады и др. Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют мосты и трубы.

Рис. 2.1. Схема 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. Трубы представляют собой простейшие искусственные сооружения рис.2.1, которые устраивают для пропуска воды под земляным полотном автомобильной дороги при пересечении периодически или постоянно действующих водотоков с расходом до 10 - 15 м3с. 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. Мосты представляют собой искусственные сооружения, прерывающие земляное полотно дороги движение автомобилей происходит по пролетному строению моста, поддерживающему ездовое полотно и расположенному на опорах, которые передают давление пролетных строений на грунт.

Рис. 2.2 Основные виды мостов. Мосты бывают однопролетными с двумя опорами и многопролетными, когда, кроме крайних опор, устраиваемых в местах сопряжения моста с берегами, называемых устоями, имеются и промежуточные опоры. Уровень воды в реках колеблется в течение года. Большую часть года реки имеют низкий уровень.

В период весеннего половодья, а на некоторых реках и в летний период приток воды резко увеличивается и уровень воды повышается. Этот наивысший уровень воды называют уровнем высоких вод. Расстояние от поверхности проезда на мосту до уровня меженных вод называют высотой моста. Расстояние от низа пролетного строения до уровня высоких вод или расчетного судоходного уровня называют свободной высотой под мостом. Свободная высота под мостом должна быть достаточной для безопасного пропуска высокой воды, а на судоходных реках для пропуска судов.

Расстояние от поверхности проезда на мосту до низа пролетного строения называют строительной высотой моста. Расстояние между центрами опорных точек называют расчетным пролетом. Сумма расстояний между внутренними гранями опор называется отверстием моста. Отверстие, высота и ширина моста, а также величина пролетов и свободная высота под мостом основные размеры моста. В зависимости от расположения уровня проезда по отношению к пролетному строению моста различают мосты с ездой поверху и мосты с ездой понизу.

Проезжая часть может быть расположена также в пределах высоты пролетного строения. В этом случае сооружение носит название моста с пониженной ездой, или ездой посередине. По материалу пролетных строений мосты могут быть деревянные, каменные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные, по назначению автодорожные, железнодорожные, пешеходные, а также совмещенные для нескольких видов движения и специального назначения для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п В зависимости от своих конструктивных особенностей и условий обеспечения движения судов мосты разделяют на высоководные, разводные и наплавные.

Мосты обычно строят высоководными, т. е. свободно пропускающими высокие воды при паводках и проходящие по реке суда рис.2.2, а. При невозможности или нецелесообразности возведения высоких насыпей подходов к мосту строят разводные мосты. Для пропуска судов в таких мостах устраивают разводной пролет рис.2.2, б. Представителями мостов этой группы являются мосты через р. Неву в Санкт-Петербурге.

Наплавными называют мосты на плавучих опорах понтонах. Их применяют при пересечении широких и многоводных рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах требует больших затрат, которые не оправдываются предполагаемым грузооборотом по мосту. Встречаются и другие искусственные сооружения, аналогичные мостам путепроводы, эстакады, виадуки.

Путепроводы предназначены для пересечения дорог в разных уровнях эстакады для размещения дороги над поверхностью земли, с тем чтобы нижележащее пространство можно было использовать для проезда. В городах эстакады устраивают и для пропуска автомобильного движения. Виадуки устраивают при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов рис.2.2, в. Постройка виадука обходится дешевле возведения насыпи при глубине пересекаемого препятствия более 20 25 м. Многочисленные конструкции современных мостов по условиям их работы под нагрузкой могут быть разделены на четыре основные группы балочные, арочные, рамные и висячие.

В балочных мостах пространство между опорами перекрыто сплошной балкой или решетчатой балочной фермой. При действии вертикальных нагрузок пролетное строение моста работает на изгиб, передавая на опоры только вертикальные реакции. В арочных мостах основным несущим элементом является криволинейный брус, называемый аркой, концы которой упираются в опоры.

Вертикальная нагрузка вызывает сжатие и частично изгиб арки. Давление арки, передаваясь на опоры, кроме вертикальной нагрузки, создает также горизонтальный распор, стремящийся раздвинуть опоры. В рамных мостах пролетные строения и опоры жестко связаны между собой в монолитную конструкцию. При такой связи пролетное строение, находясь под нагрузкой, вовлекает в работу на изгиб и опоры, что существенно улучшает условия работы пролетного строения и моста в целом. В висячих мостах несущими элементами являются тросы или цепи, перебрасываемые через высокие стойки и заанкериваемые по концам жестких балок пролетного строения.

Висячие мосты весьма экономичны и легки, обычно их применяют для перекрытия больших пролетов 1 1,5 км. Любой мост, как ответственное инженерное сооружение, должен удовлетворять ряду требований, заключающихся в первую очередь в том, что въезд на мост и движение по мосту должны быть удобными и безопасными с учетом перспективы роста движения. Основными причинами, снижающими безопасность движения автомобилей на искусственных сооружениях являются неудачное расположение мостов и подходов к ним в плане и профиле недостаточная ширина мостов и малая высота бордюров неудачная конструкция и расположение ограждений на подходах к искусственным сооружениям.

В настоящее время мосты проектируют с шириной пролетного строения, равной ширине земляного полотна. Во избежание съездов автомобилей на железобетонных мостах бордюры устраивают высотой не менее 40 см. На подходах к мостам и путепроводам применяют ограждения балочного типа, которые устанавливают по плавным, расширяющимся от перил моста кривым, сопрягая их с бровкой земляного полотна.

Мосты с ездой поверху лучше отвечают производственным эксплуатационным и архитектурным требованиям. Они проще по конструкции и по условиям возведения. При проезде по такому мосту элементы конструкции не затемняют окружающего пейзажа, а в городских условиях эти мосты не нарушают общего вида окружающей застройки. Одной из важнейших задач градостроительства является озеленение улиц и площадей, которое выполняют в соответствии с современными санитарно-гигиеническими и эстетическими нормами.

Как в новых, так и в реконструируемых городах создается целая система зеленых насаждений. Растения положительно влияют на микроклимат, их используют в борьбе с городским шумом, загрязнением атмосферного воздуха, для защиты от ветров, укрепления грунтов и осушения территорий. Озеленение является одним из элементов архитектурного ансамбля улиц и площадей города.

Существует несколько приемов озеленения улиц, которые можно свести к следующим схемам расположение посадок между проезжей частью и тротуаром в один, два ряда и более озеленение разделительной полосы проезжей части при одностороннем движении расположение одно- и многорядных посадок между тротуаром и застройкой различные сочетания озеленения на широких улицах рис. 2.3 при расположении на них магистральных дорог и местных проездов, бульваров и газонов.

Рис. 2.3. Поперечные профили улиц с бульварами а бульвар расположен по середине улицы б двустороннее расположение бульваров 1 тротуар 2 местный проезд 3 газон 4 проезжая часть 5 бульвар 6 разделительная часть Тип озеленения выбирают в зависимости от назначения насаждений улучшение. микроклимата, защита застройки и пешеходов . от чрезмерной инсоляции, защита от городского шума климатических условий местности и ориентации улицы ширины и назначения улицы вида транспорта и интенсивности движения назначения и этажности застройки.

Разработка проектов озеленения основывается на детальном изучении всех перечисленных факторов. При этом возможность применения той или иной схемы в первую очередь определяется шириной улицы. При многорядной посадке кустарников указанную ширину полосы следует увеличивать на 40 50 для каждого дополнительного ряда растений. При расположении деревьев и кустарников вблизи зданий, различных дорожно- транспортных сооружений и инженерных наземных и подземных сетей расстояния от них следует принимать в соответствии с данными.

При выборе приема озеленения можно руководствоваться следующими рекомендациями. Озеленению подлежат в первую очередь улицы с наибольшей интенсивностью движения пешеходов и транспорта, а также улицы, находящиеся вблизи промышленных предприятий, которые выбрасывают в воздух дым, пыль и прочие загрязнения. Одним из важнейших элементов благоустройства города является наружное освещение улиц, дорог и площадей.

Оно служит для обеспечения безопасности движения транспорта и пешеходов в вечерние и ночные часы, а также для выявления архитектурно-художественных форм зданий и сооружений, придавая городу в вечерние часы нарядный вид. По своему назначению световые установки используют для уличного освещения, основной целью которого является создание на улицах, площадях, проездах, бульварах достаточной и равномерной освещенности, необходимой для безопасности движения транспорта и пешеходов рекламного освещения, предназначенного для информации населения города, освещения витрин, магазинов, павильонов, киосков сигнального освещения, куда входят световые указатели остановок городского транспорта, светофоры, островки безопасности, светящиеся дорожные знаки, архитектурно-художественного освещения и т. п. В состав элементов освещения входят воздушные и кабельные сети, фонари, трансформаторные и фидерные подстанции.

Фонари состоят из одного или нескольких светильников, прикрепленных к опоре держателями. Обычно конструкция фонарей проста, удобна в эксплуатации и долговечна.

У светильников, как правило, имеются не лампы накаливания, а газоразрядные электроисточники, высокоэкономичные и долговечные в эксплуатации. Для этой цели стали применять люминесцентные, ртутные и ртутно-люминесцентные лампы, а затем ксеноновые и натриевые. Новая более мощная осветительная техника, а также переход к нормированию не минимальной горизонтальной освещенности, а яркости проезжей части допускает неодинаковые расстояния между устанавливаемыми опорами.

Это улучшает облик улиц, а стремление уменьшить количество фонарей является тенденцией современного уличного освещения. При этом нормативная яркость покрытия достигается применением мощных источников света. Применение ламп с большей световой отдачей и вызванная этим замена многорожковых кронштейнов одно- и двухрожковыми дает возможность облегчить стойку фонаря. Для подвески светильников в настоящее время применяют металлические, железобетонные, деревянные и пластмассовые опоры.

Стремление к повышению комфортности освещения приводит к появлению новых фонарей, основные светильники которых работают на проезжую часть улицы, а менее мощные лампы освещают тротуар. 3.