Реферат: Эксплуатация автомобильных дорог

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Могилевский Государственный технический университет

Кафедра “ Автомобильные дороги ”

ПРОЕКТ ЗИМНЕГО СОДЕРЖАНИЯ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

“ Эксплуатация автомобильных дорог ”

Выполнил: студент гр. САД-972

Стефанович А. Г.

Проверил преподаватель

Полякова Т. М.

Могилев 2000

Содержание

         Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
         1 Климатическая характеристика района . . . . . . . 5
         2 Способы уменьшения снегозаносимости . . . . . . . 7
         3 Выявление снегозаносимых участков . . . . . . . . 9
         4 Определение объема снегоприноса . . . . . . . . . 10
         5 Разработка мер защиты дороги от снежных заносов . 11
         5.1 Защита дороги от снежных заносов с помощью

деревянных щитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
         5.2 Защита дороги от снежных заносов путем

установки снегозащитного забора . . . . . . . . . . . . . 14
         5.3 Защита дороги от снежных заносов с

применением снежных траншей . . . . . . . . . . . . . . . . 15
         5.4 Защита дороги от снежных заносов с помощью

лесопосадок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
         5.5 Обоснование выбора снегозащитных устройств . . 19
         6 Технология расчистки снежных отложений . . . . . 22
         7 Борьба с зимней скользкостью . . . . . . . . . . . . . 24
         8 Определение потерь, вызванных зимней сколзкостью . 27
         9 Организация работ по зинему содержанию

автомобильной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
         Общие выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
         Список использованных источников . . . . . . . . . . 31
         Приложение

Введение

Курсовая работа по дисциплине “Эксплуатация автомобильных дорог” посвящена решению узкого, но очень важного вопроса эксплуатации автомобильных дорог — зимнему содержанию.

Цель зимнего содержания дорог — обеспечение безопасного движения автомобилей с заданными скоростями и нагрузками, защита дороги, зданий и сооружений на ней от неестественного физического износа. Эта цель достигается путем защиты и очистки дорог от снежных заносов, лавин, предотвращения образования и устранения возникающей ледяной корки на проезжей части, борьбы с наледями.

В процессе выполнения курсовой работы необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать природно-климатические условия работы автомобильной дороги в зимний период;

- выявить снегозаносимые участки, определить объемы снегоприноса, определить способы снижения снегозаносимости;

- разработать и обосновать выбор мер защиты дороги от снежных заносов;

- назначить технологию расчистки снежных отложений;

- определить средства борьбы с зимней скользкостью и потери, вызванные зимней скользкостью;

- разработать график зимнего содержания автомобильной дороги.

1 Климатическая характеристика района

Рассматриваемая автомобильная дорога проходит в Гомельской области. Гомельская область относится к II-б климатической зоне с умеренным климатом и устойчивым снежным покровом продолжительностью 100…120 суток. Весенние заморозки прекращаются в среднем 5 мая, осенние начинаются — 5 октября.

Среднемесячная температура воздуха, количество осадков, преобладающие направления ветра представлены в таблице 1.1.

Даты перехода суточных температур через 0°С, 5°С, 10°С, 15°С и безморозный период представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.1 - Погодно-климатические характеристики

Таблица 1.2 - Даты перехода суточных температур через определенные границы

Максимальное среднегодовое количество осадков составляет 812 мм, минимальное — 227 мм, среднее количество осадков за год — 721 мм. Максимальное количество осадков выпадающих в течение одних суток — 90 мм.

Средняя величина снежного покрова составляет 20 см, максимальная — 59 см, минимальная — 3 см.

Таблица 1.3 – Ветры зимой

Рисунок 1.1 - Роза ветров

Рисунок 1.2 - Схема автомобильной дороги

2 Способы уменьшения снегозаносимости

Многочисленность факторов, вызывающих образование снежных заносов, затрудняет правильное назначение в период проектирования мер, предотвращающих снегозаносимость. Поэтому на дорогах, принятых в эксплуатацию, часто приходится принимать меры к уменьшению снегозаносимости, когда опыт зимнего содержания выявит заносимые снегом места и причины снежных заносов.

Главными мерами, обеспечивающими незаносимость насыпей, являются подъем земляного полотна до незаносимой отметки и придание поперечному профилю дороги обтекаемого для снеговетрового потока очертания.

Следует определить снегозаносимые участки. Высота незаносимой насыпи:

Нн = Нп + DН ,                                                                                      (2.1)

Возвышение насыпи над расчетным уровнем снежного покрова определяют из двух условий: повышения скорости снеговетрового потока до значения, обеспечивающего перенос снега через дорожное полотно без образования снежных отложений; и беспрепятственного размещения снега, сбрасываемого с дорожного полотна при очистке.

Для выполнения первого условия возвышение насыпи над расчетным уровнем снежного покрова DНп должно быть не менее 0.5 м [4, стр.17].

Для выполнения второго условия возвышение насыпи над расчетным уровнем снежного покрова DН_со должно быть не менее 0.35 м.

Так как DНп=0.5м > DН_со=0.35м , принимаем DН=0.5м. Таким образом высота снегонезаносимой насыпи должна быль не менее (формула 2.1) :

Нн = 0.59 + 0.5 = 1.09 м.

Для уменьшения снегозаносимости выемок рекомендуем раскрывать выемки глубиной менее 1м ( уклон откоса 1:10 ), в выемках глубиной до 5 м с крутыми откосами (1:1.5 ¼ 1:2) устроить дополнительные полки шириной не менее 4м для проезда роторных снегоочистителей. Для улучшения обтекания пересечений снеговетровым потоком следует по возможности уменьшить число ограждений, ориентирующих столбиков и других препятствий, которые могут задерживать снег, переносимый метелью.

Рисунок 2.2 - Поперечные профили заносимых выемок и насыпей

3 Выявление снегозаносимых участков

Выявляем месторасположение и степень снегозаносимости отдельных участков дороги в соответствии с имеющимся профилем и отразить результаты в графике организации зимнего содержания дороги.

Снегозаносимостью называют подверженность дорог снежным заносам. Количественно снегозаносимость определяется как отношение объема снега, отложившегося на дорожном полотне к общему объему снега, принесенного метелью к дороге.

По степени снегозаносимости различают следующие категории заносимых участков:

1) слабозаносимые — насыпи от Нп=0.59м до Нн=1.09м; пересечения в одном уровне; насыпи с барьером безопасности;

2) среднезаносимые — раскрытые выемки; полувыемки-полунасыпи; нулевые места и невысокие насыпи ниже Нп=0.59м; дороги, проходящие через населенные пункты;

3) сильнозаносимые — нераскрытые выемки, подветренный откос которых не может вместить снег, приносимый метелями и выпадающий при снегопадах; все выемки на кривых.

4) незаносимые-насыпи более Hn=1,09; выемки ниже Hв=5м, а также нераскрытые выемки, подветреный откос которых может вместить весь снег на дорогу за зиму.

4 Определение объема снегоприноса

Снегопринос — объем снега, приносимого на погонную длину 1м дороги в единицу времени. Он зависит от размеров бассейна снегоприноса, ориентации дороги относительно направления преобладающих ветров, толщины снежного покрова, плотности, температуры и влажности снега, силы ветра и других факторов.

Объем снегоприноса определяется по участкам

,                                                                                (4.1)

Поучастковый расчет сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Определение объема снегоприноса

5 Разработка мер защиты дороги от снежных заносов

Заносимые участки автомобильных дорог можно защитить от снежных заносов тремя путями: задержать переносимый метелью снег на подступах к дороге и вызвать образование снежных отложений на безопасном для дороги расстоянии; увеличить скорость снеговетрового потока, когда он проходит над дорогой и этим предотвратить образование снежных отложений на дорожном покрытии; полностью укрыть дорогу от снега с помощью специальных сооружений.

5.1 Защита дороги от снежных заносов с помощью
 деревянных щитов

Наиболее медленно заносятся снегом щиты с неравномерно расположенным заполнением, при котором решетка сгущена в верхней части и  разрежена в нижней. Благодаря этому такие щиты приходится переставлять значительно реже, чем щиты с равномерно заполненной решеткой.

В зависимости от объема снегоприноса и скорости ветра  применяются четыре типа щитов с разреженной нижней частью. Согласно [1, стр.141] и объему снегоприноса на участках автомобильной дороги принимаем щит типа IV (рисунок 5.1).

Щиты обычно устанавливают с кольями, привязывая к ним. На каменистом или скальном грунте щиты ставят в “козлы”, прочно связывая верхние концы.

Наиболее эффективно задерживают снег щиты, установленные сплошной линией. При недостатке щитов вместо сплошной линии можно ставить щитовые линии с разрывами в один щит через каждые три щита. Максимальное удаление одиночных щитовых линий от дороги должно быть не более 100м.

Рисунок 5.1 – IV Тип снегозащитного щита

В случаях интенсивных метелей щиты ставят в несколько рядов. Необходимое количество рядов можно определить по следующей зависимости:

,                                                                                         (5.1)

Произведем расчет и сведем его в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Количество рядов снегозащитных щитов по участкам автомобильной дороги

Ближайший к дороге ряд щитовых линий не должны быть ближе 30м. Щитовые линии обычно располагаются параллельно дороге, но при косых ветрах на первом и втором участках рекомендуется ставить перпендикулярно к основной щитовой линии короткие звенья щитов с таким расчетом, чтобы концы их подходили к дороге не ближе чем на 10-15 метров.

Место перехода из выемки в насыпь ограждаются (рисунок 5.2). Концы щитовых линий снабжают разветвленными отводами под углом 135° (в сторону дороги) и 170° (от дороги к основной щитовой линии). Между отводом и основной линией делают разрыв в 4 метра.

Рисунок 5.2 - Ограждение мест перехода из выемки в

                                         насыпь

Рисунок 5.3 - Схема установки щитов

5.2 Защита дороги от снежных заносов путем установки снегозащитного забора

Надежным средствам защиты дорог от снежных заносов служат высокие снегозащитные заборы.

Снегозащитные заборы бывают двухпанельные с просветностью решетки 50% и однопанельные с просветностью решетки до 70%. Однопанельные заборы в основном применяют для вторых и третьих рядов многорядных линий заборов, двухпанельные — при устройстве заборов в один ряд или в ближайшем к дороге ряду многорядных линий заборов.

Расчет высоты снегозащитного забора следует производить по формуле:

,                                                                                              (5.2)

Произведем расчет высот снегозащитного забора для каждого участка дороги и сведем его в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Расчет высот снегозащитного забора по  участкам автомобильной дороги

Заборы строят из дерева или сборные из железобетона. Для обеспечения эффективной работы заборов по снегозадержанию их следует располагать по возможности перпендикулярно к направле

нию господствующих ветров так как при этом отложения отодвигаются от забора. Наименьшее допустимое расстояние между забором и дорогой определяется протяженностью зоны действия забора на ветровой поток , направленный нормально к забору и составляет 15 высот забора.

Рисунок 5.4 - Конструктивная схема снегозащитного забора

Рисунок 5.5 - Схема установки щитов

5.3 Защита дороги от снежных заносов с применением снежных траншей

Снежные траншей прокладывают в снежном покрове проходами двухотвальных тракторных снегоочистителей или бульдозеров. Cнегосборная способность траншеи (объем снега, который может задержать 1м траншеи) при глубине 1.5м и ширине, создаваемой за один проход двухотвального тракторного снегоочистителя, составляет в среднем 12 м³/м.

Снегозащитные траншеи прокладывают в несколько рядов параллельно дороге. Число работоспособных траншей, которые необходимо иметь для надежной защиты дороги, назначают с учетом объема снегоприноса.

Оптимальное расстояние, которое следует назначать между осями соседних траншей составляет 12-15м. Ближайшая к дороге траншея должна быть расположена не ближе 30м и не далее 100м.

Объем снега, который может задержать одна траншея, рассчитывается по формуле:

 ,                                                              (5.3)

Необходимое количество траншей:

.                                                                                                               (5.4)

Для прокладки такого количества траншей необходимое число бульдозеров определяется следующей зависимостью:

,                                                                                                    (5.5)

Произведем необходимые расчет объема снега, который может задержать одна траншея :

.

Рассчитаем необходимое количество траншей и количество бульдозеров на каждом участке и расчет сведем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Расчет количества траншей и количества бульдозеров

Рисунок 5.6 - Схема защиты автомобильной дороги с помощью снежных траншей

5.4 Защита дороги от снежных заносов с помощью лесопосадок

Снегозащитные лесные полосы — рационально подобранные по составу и концентрации насаждения вдоль дороги, выполняющие ветрозащитные, декоративные и некоторые другие функции.

Преимущество снегозащитных полос перед другими видами защиты состоит в том, что они требуют меньше затрат, надежны в работе, гасят силу ветра и служат одновременно эстетическим оформлением дороги.

Снегозащитные полосы обычно состоят из нескольких рядов древесных пород и кустарниковой опушки, расположенной с полевой стороны лесополосы.

Расстояние от бровки земляного полотна до полосы, ширина полосы и другие параметры зависят от объема снегоприноса и составляют по рекомендации Союздорнии:

при W_п£25 м³/м удаление от бровки земполотна 15¼25м при ширине лесополосы 4м;

при W_п£50 м³/м удаление от бровки земполотна 30м при ширине лесополосы 9м;

при W_п£75 м³/м удаление от бровки земполотна 40м при ширине лесополосы 12м;

при W_п£100 м³/м удаление от бровки земполотна 50м при ширине лесополосы 14м.

Необходимое число рядов живой изгороди можно определить по формуле:

,                                                                                                    (5.6)

,                                                                                                  (5.7)

Ширина лесополосы определяется по формуле:

,                                                                                         (5.8)

Необходимое удаление лесополосы от бровки земляного полотна определяется по формуле:

.                                                                                        (5.9)

Определим параметры лесопосадки:

снегоемкость однорядной живой изгороди

       Q = 7*3² = 63 м³;

необходимое число рядов живой изгороди

       ,

на всем участке принимаем по 1 ряду;

ширина лесополосы

удаление лесополосы от бровки земляного полотна

Рисунок 5.5 - Схема защиты автомобильной дороги

лесополосой

5.5 Обоснование выбора снегозащитных устройств

Выбор основывается на расчете и сравнении снегоемкостей отдельных видов защит отдельно для каждого участка.

Объем снегоемкости деревянных однорядных щитов можно определить по формуле

.

Объем снегоемкости снегозащитного забора можно определить по формуле

,

Объем снегоемкости снежной траншеи можно определить по формуле

,

Объем снегоемкости лесной полосы можно определить по формуле

,

Произведем расчет и сведем его в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Расчет снегоемкости отдельных видов защит, м³/м

На основе расчетов объемов снегоемкости снегозащитных сооружений, назначаем их виды на участках автомобильной дороги:

1) первый участок (длина 20,5 км, объем снегоприноса – 26,07 м³/м) — лесная полоса и ряд деревянных щитов высотой 2м (общая снегоемкость 99,65 м³/м);

Данные меры полностью обеспечивают снегозащиту дороги и придают ей эстетический вид на участке.

6 Технология расчистки снежных отложений

Цель снегоочистки — полностью удалить выпадающий снег или в кратчайшие сроки убрать с проезжей части и обочин уже выпавший снег. Снегоочистка состоит из двух технологических операций — резание и транспортировка снега. Основным процессом, определяющим производительность снегоочистки, является процесс резания, то есть отделение от снежного массива пластов режущим органом очистительных машин.

Наиболее широко распространена патрульная снегоочистка. Технология патрульной снегоочистки сводится к следующему: при небольших снегопадах или малой интенсивности метели снег очищают одноотвальными скоростными плужными снегоочистителями типа Д-666. При скорости движения 30¼40 км/ч снег отбрасывают отвалом без образования на проезжей части валов. С увеличением скорости движения до 60¼80 км/ч снег отбрасывают отвалом на расстояние 10¼20 м, и эффективность патрульной очистки возрастает, поскольку на обочинах не образуются снежные валы.

Патрульную очистку ведут продольными проходами, смещаясь от оси к обочинам. Если снегопад не превышает 3-5 см в час, то возможно применение одиночной машины. В противном случае, а так же при интенсивном движении, работу ведут отрядом снегоочистителей: машины движутся в одном направлении в 30¼60 м друг от друга и c перекрытием следа на 30¼50 см. За один проход снег удаляется со всей полосы движения.

На рисунке 6.1 представлена схема движения машин при движении снегоочистительного отряда, очищающего дорогу от оси к обочине. При данной технологии необходимы очистители с поворотным отвалом.

Необходимое число машин для патрульной очистки автомобильной дороги определяется по формуле

,                                                                                            (6.1)

машин.

Принимаем 1 машину.

Рисунок 6.1 - Очистка дорог от оси к обочине

7 Борьба с зимней скользкостью

Все мероприятия по борьбе с зимней скользкостью можно разделить на три группы по целевой направленности:

мероприятия, направленные на снижение отрицательного воздействия образовавшейся зимней скользкости (повышение коэффициента сцепления путем россыпи фрикционных материалов);

мероприятия, направленные скорейшее удаление с покрытия ледяного и снежного покровов с применением различных методов;

мероприятия, направленные на предотвращение образования снеголедного слоя или ослабления его сцепления с покрытием.

В практике зимнего содержания для борьбы с зимней скользкостью применяют фрикционные, химические, физико-химические и другие комбинированные методы.

Суть фрикционного метода состоит в том, что по поверхности ледяного или стеклоледяного слоя рассыпают песок, мелкий гравий, отходы дробления и другие материалы с размером частиц не более 5-6 мм без примесей глины. Рассыпаемый материал повышает коэффициент сцепления до 0.3 но  задерживается на проезжей части короткое время.

Значительно большее распространение получил комбинированный химико-фрикционный метод, когда рассыпают фрикционные материалы с твердыми хлоридами NaCl, NaCl₂.

Песчано-солевую смесь готовят на базах путем смешивания фрикционных материалов с кристаллической солью в отношении 1:4. Смеси распределяют пескоразбрызгивателями или комбинированными дорожными машинами с универсальным оборудованием типов КДМ-130, ЭД-403.

Химический способ борьбы заключается в применении для плавления снега и льда, твердых или жидких химических веществ, содержащих хлористые соли.

Комбинированный способ состоит в распределении по снежному накату твердых или жидких хлоридов, которые расплавляют или ослабляют снежноледный слой,  после чего снежную массу убирают плужными или плужнощеточными очистителями, а при их отсутствии автогрейдером.

На обслуживании дороги применяют химико-фрикционный метод. Для хранения противогололедных материалов применяют простейшую базу временного типа (рисунок 7.1). Песчано-солевую смесь готовят осенью с добавкой солей. Норма солей (от 3 до 8 %) должна обеспечить несмерзаемость чистого предварительно просеянного песка. Перемешивание бульдозерами, автогрейдерами и другими средствами создает хорошую качественную смесь. Штабель ограждают от увлажнения поверхностным стоком, сверху покрывают пленкой. Подача смеси осуществляется бульдозером в накопительный бункер с контролем взвешивания.

Необходимое количество противогололедных материалов:

,                                                                                          (7.1)

Далее необходимо рассчитать потребность в распределительных машинах:

,                                                                (7.2)

Расчитаем количество противогололедных материалов необходимое для борьбы с зимней скользкостью:

м³.

Рассчитаем потребность в распределительных машинах:

машин.

N=N₁₀₀*L/100=10*20.5/100=2.05 » 2 машины.

Рисунок 7.1 - База упрощенного типа

1 - соляная смесь;

2 - песчано-соляная смесь;

3 - контора;

4 - бункер выдачи;

5 - подпорная стена;

6 - бункер загрузки.

8 Определение потерь, вызванных зимней сколзкостью

Потери, вызвнанные удорожанием перевозок из-за скользкости автомобильной дороги составляют:

,                                                               (8.1)

Стоимости С₁ и С₂ определяется по номограмме [4, рис 4.1] в зависимости от скоростей движения автомобиля на покрытии в хорошем и скользком состояниях.

Сорости движения автомобилей определяются из соотношения:

,                                                                                                (8.2)

Расчитаем потери, вызвнанные удорожанием перевозок из-за скользкости автомобильной дороги. Для этого определим скорость движения автомобиля по мокрому покрытию:

 км/ч,

по номограмме опрделяем С₁=0 млн.руб. и С₂=0.018 млн.руб.

 млн. руб.

9 Организация работ по зинему содержанию

автомобильной дороги

Производительность труда и эффективность использования материально-технической базы во многом зависит от применяемой организации производства работ. При содержании автомобильной дороги зимой могут быть использованы различные методы организации работ.

Существуют методы: поточный, участково-поточный, нормальный, участково-нормальный и комбинированный. Для организации работ по зимнему содержанию автомобильных дорог применяется поточный метод на всей дороге.

Поточный метод имеет ряд преимуществ:

- выполнение работ специализированными отрядами, что повышает культуру и качество работ;

- хорошее использование средств;

- ритмичность;

- концентрация работ на малых участках.

При высоком уровне механизации работ в дорожностроительной отрасли работы по содержанию дорог механизированы недостаточно. Для этих целей применяют главным образом общестроительные машины. Для работ в зимнее время промышленность специально выпускает только снегоочистители.

Общие выводы

В результате проведения расчетов  были определены способы защиты участка автомобильной дороги от снежных заносов с помощью лесопосадок, снегозащитных щитов и снегозащитного забора. В качестве метода борьбы с зимней скользкостью принят фрикционный метод. В качестве противогололедного материала принята песчаная смесь, а метода уборки снега с дорожного покрытия — метод патрульной очистки.

Расчет затрат, вызванныхудорожанием перевозок из-за скользкости автомобильной дороги составляет 95.64 млн рублей.

В качестве метода организации работ по зимнему содержанию участка автомобильной дороги принят поточный метод.

Список использованных источников

1. Ремонт и содержание автомобильных дорог : Справочник инженера-дорожника/ А. П. Васильев, В. И. Баловнев и др. П/р А. П. Васильева. — М.: Транспорт, 1989. - 287 с.

2. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 52 с.

3. Зимнее содержание автомобильных дорог / Г. В. Бялобжесский, А. К. Дюнин и др. П/р А. К. Дюнина. 2-Е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, — 1983. 197 с.

4. Эксплуатация автомобильных дорог. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине ” Эксплуатация автомобильных дорог ” для студентов специальности 29.10 “Строительство автомобильных дорог и аэродромов”. Могилев: ММИ, 1994. — 30 с.

5. Строительная климтология / НИИ СР. — М.: Стройиздат, 1990. — 86 с.