Эксплуатация автомобильных дорог
Введение
1 Климатическая характеристика района
2 Способы уменьшения снегозаносимости
3 Выявление снегозаносимых участков
4 Определение объема снегоприноса
5 Разработка мер защиты дороги от снежных заносов
5.1 Защита дороги от снежных заносов с помощью
деревянных щитов
5.2 Защита дороги от снежных заносов путем
установки снегозащитного забора
5.3 Защита дороги от снежных заносов с
применением снежных траншей
5.4 Защита дороги от снежных заносов с помощью
лесопосадок
5.5 Обоснование выбора снегозащитных устройств
6 Технология расчистки снежных отложений
7 Борьба с зимней скользкостью
8 Определение потерь, вызванных зимней сколзкостью .
9 Организация работ по зинему содержанию
автомобильной дороги
Общие выводы
Список использованных источников
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.
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.
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:
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 ?Нп должно быть не менее 0.5 м [4, стр.17].
Для выполнения второго условия возвышение насыпи над расчетным уровнем снежного покрова ?Нсо должно быть не менее 0.35 м.
Так как ?Нп=0.5м > ?Нсо=0.35м , принимаем ?Н=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 ? 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.
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
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 иразрежена в нижней. Благодаря этому такие щиты приходится переставлять значительно реже, чем щиты с равномерно заполненной решеткой.
В зависимости от объема снегоприноса и скорости ветраприменяются 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.
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.
1.2 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:
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:
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 Wп?25 м3/м удаление от бровки земполотна 15?25м при ширине лесополосы 4м;
при Wп?50 м3/м удаление от бровки земполотна 30м при ширине лесополосы 9м;
при Wп?75 м3/м удаление от бровки земполотна 40м при ширине лесополосы 12м;
при Wп?100 м3/м удаление от бровки земполотна 50м при ширине лесополосы 14м.
Необходимое число рядов живой изгороди можно определить по формуле:
Произведем расчет и сведем его в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 - Расчет снегоемкости отдельных видов защит, м3/м
Вид защиты
Участок автомобильной дороги
1
Деревянные щиты
9*1.52 = 20.25
Снегозащитный забор
8*42 = 128
Снежная траншея
10*0.592+2*4*0.59 = 8.2
Лесная полоса
7*202 =2800
Живая изгородь
7*32 = 63
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 30?40 км/ч снег отбрасывают отвалом без образования на проезжей части валов. С увеличением скорости движения до 60?80 км/ч снег отбрасывают отвалом на расстояние 10?20 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 30?60 м друг от друга и c перекрытием следа на 30?50 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)
где
L -
длина обслуживаемой автомобильной дороги, км;
n -
число проходов снегоочистителей, необходимое для полной уборки снега с половины ширины дорожного полотна, n=3;
V -
рабочая скорость снегоочистителя, V=30?40 км/ч;
Ки -
коэффициент использования машины в течение смены, Ки=0.7;
tn -
время между проходами снегоочистителей, tn=5 ч.
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 нозадерживается 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)
где
L -
расстояние между базами, L=40?50 км;
B -
ширина проезжей части, В=7м;
а -
норма распределения противогололедных материалов, м3/тыс.м2;песко-соляная смесь - 0.1?0.2 м3/тыс.м2, песок - 0.3?0.4 м3/тыс.м2;
n -
число попыток за сезон, n=17.
Далее необходимо рассчитать потребность в распределительных машинах:
, (7.2)
где
N100-
потребность в распределительных машинах на 100 км;
Т -
время, в течение которого требуется ликвидировать зимнюю скользкость, Т = 5 ч;
b -
ширина распределения противогололедных материалов, м;
G -
вместимость кузова, G = 4.6 м;
t -
время погрузки распределителя, t = 0.4 ч;
V -
средняя скорость автомобиля в груженом состоянии, V = 60 км/ч;
Vp-
рабочая скорость при распределении противогололедных материалов, Vp = 30 км/ч.
Расчитаем количество противогололедных материалов необходимое для борьбы с зимней скользкостью:
м3.
Рассчитаем потребность в распределительных машинах:
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)
где
N -
средняя часовая интенсивность движения, авт/ч;
q -
средняя грузоподъемность автомобиля, q ? 8 т.;
Kn-
коэффициент эффективности использования пробега, Kn=0.9;
Kr-
коэффициент использования грузоподъемности, Kr=0.9;
С1-
стоимость одного т-км перевозок при хорошем состоянии покрытия, млн.руб;
С2-
стоимость одного т-км перевозок при скользком состоянии покрытия, млн.руб / т-км.
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)
где
V1-
скорость движения автомобиля на дороге в хорошем состоянии, V1=80 км/ч;
V2-
скорость движения автомобиля на дороге в скользком состоянии, км/ч;
?1-
коэффициент сцепления покрытия в хорошем состоянии, ?1=0.4?0.5;
?2-
коэффициент сцепления на обледенеломпокрытии, ?2=0.3?0.15.
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 расчетовбыли 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.