Зимнее содержание автомобильных дорог

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Владимирский государственный  университет

Кафедра автомобильных дорог

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине

«Эксплуатация автомобильных  дорог»

на тему:

«Зимнее содержание автомобильных  дорог»

 

 

 

 

 

 

          Выполнил: ст. гр. ЗБДуд-109

Васильев А.В.

Проверил: Проваторова Г.В.

 

 

г.Владимир 2012 г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………..4

1.Анализ исходных данных  и климатических условий района  эксплуатации……………………………………………………………….…..5

2.Определение транспортирующей  способности и характеристик  метелевого потока…………………………………………………………………………...6

2.1.Определение твердого  расхода метели………...…………………………6

2.2.Определение насыщенности  метелевого потока………..………………..7

2.3. Определение полного расхода…………………………………………….7

2.4. Определение снегопереноса и снегоприноса…………….………………8

3.Организация зимнего содержания……….…………………………………13

3.1. Определение снегозаносимых участков…………………..……………..13

3.2. Защита дорог  от  снежных заносов………………………………………14

3.3. Очистка дорог от снега…………..………………………………………..19

4. Борьба с зимней скользостью…………………………………………………………………….23

4.1. Определение участков  подверженных образованию гололеда…………23

4.2. Выбор метода борьбы с гололедом……………………………………….23

4.3. Определение потребности  противогололедных  материалов……….…..24

Библиографический список…………….………………………………………27

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В данной курсовой работе необходимо выполнить оценку снегозаносимости дороги и рассчитать объем снегопереноса, назначить мероприятия по защите дороги от снежных заносов и очистке от снежных отложений, разработать мероприятия и технологию борьбы с зимней скользкостью.

По заданию дана автомобильная  дорога, расположенная в Вологодской обл. протяженностью 3,320 км. Интенсивность движения составляет 1290 авт/сут, что по СНиП 2.05.02-85* lV категории дороги. Снегоперенос по заданию составляет 92 м³/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ исходных данных и климатических условий района эксплуатации

По данным СНиП 23-01-99* «Строительная  климатология» для района эксплуатации Воронежской области определяют необходимые климатические характеристики: температуру наружного воздуха, глубину промерзания грунтов, высоту, даты образования и разрушения снежного покрова. Выписанные значения приведены в таблицах 1, 2. Вологодская область относиться к  lll  дорожно-климатической зоне, по трудности снегоборьбы относиться к V зоне

 

Таблица 1

Глубина промерзания,см	Дата образования снежного покрова	Дата разрушения снежного покрова	Высота снежного покрова, см
150	15.11	21.04	42

 

 

Таблица 2

Средняя температура воздуха  по месяцам, 0С
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
-11.8	-11.4	-6.4	2.1	9.5	14.4	16.9	14.7	9.0	2.5	-3.6	-9.2

 

 

Среднемноголетние данные образования  зимней скользости:

Средняя дата начала  - 30.10 ;

Средняя дата окончания  - 10.04 ;

Продолжительность периода  – 160 дней;

Число дней с возможными случаями образования зимней скользостью – 93 дня;

Объем снегопереноса составляет 92 м³/м.

 

 

 

 

2. Определение транспортирующей способности и характеристик метелевого потока

Главным источником снежных  отложений на дороге является снегоперенос ,вызванный метелями. Ветром  снежные частицы поднимаются над поверхностью снежного покрова и снова откладываються там, где скорость ветра снижается. Переносимые метелью частицы снега имеют различную форму : от 0,01 до 2 мм, но 90% их размером  0,1-0,25 мм. Масса непереносимых частиц колеблется 0,0001 до 0,005 г. Они могут подниматься до определенной высоты – потолка взвешивания. Крупные, тяжелые снежинки перемещаются скачкообразно по поверхности снежного покрова.

Снегоперенос  рыхлого снега начинаеться при скорости ветра более 3-5 м/с ,когда мелкие  частицы снега размером  0,2-0,5 мм смешиваются с приземным воздухом и образуют турбулентный снеговетровой поток. Выпадающие из этого потока частицы разрушают снежную поверхность , способствуя дополнительному питанию снеговетрового потока.

 

2.1 Определение твердого расхода метели.

Количество снега, приносимого  метелью, определяется транспортирующей способностью, которая оценивается  удельным  твердым расходом метели. Интенсивность переноса метели –  это масса снега, переносимого в единицу времени, через  единицу площади вертикальной плоскости перпендикулярно направлению снеговетрового потока:  

                                                           y_max= c v_ф³               (1)

                            

где С – коэффициент пропорциональности, размер которого зависит от плотности снега в метелевых сугробах, для Европы С = 0,00031 ;

V_ф – скорость ветра на высоте флюгера, т.е. на высоте 10-15 м. V_ф = 6,0 м/с.

Подставив все значения в  формулу (1), получают:

 

 

Y_max = 0,00031*6,0³= 0,067 (м³/мч)

 

 

2.2 Определение насыщенности метелевого потока

Метелевый поток может быть насыщенным  и ненасыщенным. Насыщенный поток переносит количество снега , соответствующее его максимальной транспортирующей способности. Для насыщенного метелевого потока масса переносимого снега меньше предела насыщения.

Для того чтобы поток стал насыщенным , необходим определенный путь разгона метели.

Путь разгона метели можно  рассчитать по формуле:

 

L_p=                                                              (2)

 

где  Y_max – максимальный твердый расход снеговетрового потока;

i- интенсивность снегопада , i= 1,14 мм/сут.

Подставив в формулу (2) эти величины получаем:

 

L_p= 86,4*0,067/1,14 = 5,08 м

 

 

2.3 Определение полного расхода.

 

Вся масса снега, переносящаяся  в единицу времени через 1м  фронта метелевого потока (на всю высоту), называется полным, или общим, расходом (г/м²*с):

 

W_o= 0,08 * (V_ф -5)³

 

V_ф – скорость ветра на высоте флюгега, V_ф – 6,0 м/с

Подставляем известные величины получаем следующее:

 

W_o =0,08 (6.0-5)³= 0,08 (г/м²с)

 

Общий расход  может быть как положительным, так и отрицательным  числом.  Это связано с тем , что высота фронта метелевого потока может быть выше (положительное значение), как в данном случае, или меньше (отрицательное значение) высоты флюгера, на которой определена скорость ветра.

2.4 Определение объема снегопереноса и снегоприноса

Переносом снега  (снегопереносом) называют массу или объем снега, переносимого за определенный отрезок времени. Этот параметр дан по заданию

W_c.n = 92 м³/м

Необходимо рассчитать снегоперенос по каждому направлению дующих ветров. Для того что бы определить объем снегопереноса необходимо по данным  СНиПа 2.01.01-82 «Строительная климотология и геофизика» построить розу ветров для января (рис 1).

 

 

Рис. 1 Роза ветров за январь.

Республика, Край,область, Пункт	Повторяемость направлений  ветра за январь , %
	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Вологодская область	10	11	12	15	12	14	16	10

Условно считают, что общий снегоперенос  распределяется по направлению в тех же соотношениях, что и число случаев ветров. Тогда объем снегопереноса по каждому направлению, указанному на розе ветров определяется по следующей формуле:

 

W_i =_i* W_c.n

 

Где W_i –объем снегопереноса по 1-му направлению розы ветров;

_i – доля ветров данного направления по розе ветров;

W_c.n – объем снегопереноса (по заданию  W_c.n =49 м³/м)

По расчетам получаем следующие  значения:

С:        W_i = 92 *0,10 = 9 м³/м

СВ:      W_i =92 * 0,11 = 10,12 м³/м

В:         W_i =92 * 0,12 = 11,04 м³/м

ЮВ:     W_i =92 * 0,15 = 13,80 м³/м

Ю:       W_i =92 * 0,12 = 11,04 м³/м

ЮЗ:     W_i =92 * 0,14 = 12,88 м³/м

З:         W_i =92 * 0,16 = 14,72 м³/м

СЗ:       W_i =92 * 0,10 = 9 м³/м

Сумма объемов снегопереносов (уточненное) по всем направлениям определиться:

W_c.n^y =∑ W_i

W_c.n^y = 9+10.12+11.04+13.80+11.04+12.88+14.72+9 = 92 м³/м

Снегопринос  - количество снега , приносимого на 1 п.м. автомобильной дороги метелями к дороге в течении зимы,  зависит от преобладающего направления ветра, а так же угла между этим направлением и дорогой.

В данном случае используют метод суммарных переносов. Суть этого способа заключаеться в следующем. Суммарное количество снега , переносимое к дороге с каждой ее стороны в течении зимы, равно сумме количества снега, перенесенного в течении всех метелей, дувших с данной стороны дороги. Количество снега, принесенное к дороге в течении одной метели, равно сумме снега, который был принесен ветром различных направлений в течение действия метели в данных направлений в течении действия метели в данных направлениях. Определяют снегопринос к дороге за зиму с каждой стороны, для чего накладывают розу ветров на направление оси рассматриваемого участка дороги, то есть румб участка дороги совместно с таким же румбом розы ветров.

Дорогу разбиваем на три  участка, так как она имеет  два угла поворота и меняет свое направление:

 

 

Рис 2.   Роза метели для  первого участка дороги.

 

Рис 3.   Роза метели для  второго участка дороги.

Рис 4.   Роза метели для  третьего участка дороги.

 Поскольку часть румбов  розы метели расположились с  правой стороны , а другая часть с левой, то снегоперенос определяем отдельно с левой и правой сторон:

W^л = ΣW_лi sin γ_лi

Wⁿ = ΣW_ni sin γ_ni 

 

Где W^л и Wⁿ – снегоприносы с левой и правой сторон;

       W_лi и W_ni – снегоприносы по соответствующим румбам с левой и правой сторон дороги;

       γ_лi и γ_ni – угол между рассматриваемым румбом ветра и осью дороги;

Таким образом все снегопереносы по румбам слева и справа приводят к одинаковому снегоприносу, направленному перпендикулярно к оси дороги.

Рассмотрим 1 участок:

Право: W_ni = 42.03 м³/м

СЗ:     W_ni = 42.03 * sin 2⁰ = 1.46 м³/м

С:        W_ni = 42.03 * sin 47⁰ = 30.73 м³/м

СВ:      W_ni = 42.03 * sin 92⁰ = 42 м³/м

В:         W_ni = 42.03 * sin 137⁰ = 28.66 м³/м

Лево:   W_лi = 49.97 м³/м

З:          W_лi = 49.97 * sin 2⁰ = 1.74 м³/м

ЮЗ:      W_лi = 49.97 * sin 47⁰ = 36.54 м³/м

Ю:        W_лi = 49.97 * sin 92⁰ = 49.93 м³/м

ЮВ:      W_лi = 49.97 * sin 137⁰ = 34.07 м³/м

Проверка:   W_ni + W_лi = 42.03 + 49.97 = 92 м³/м

 

 

 

Рассмотрим 2 участок:

Право:  W_ni = 43.17 м³/м

С:          W_ni = 43.17 * sin 3⁰ = 2.25 м³/м

СВ:       W_ni = 43.17 * sin 48⁰ = 36.28 м³/м

В:          W_ni = 43.17 * sin 93⁰ = 43.11 м³/м

ЮВ:      W_ni = 43.17 * sin 138⁰ = 28.88 м³/м

Лево:   W_лi = 48.83 м³/м

СЗ:        W_лi = 48.83 * sin 3⁰ = 2.55 м³/м

З:           W_лi = 48.83 * sin 48⁰ = 36.28 м³/м

ЮЗ:       W_лi = 48.83 * sin 93⁰ = 48.76 м³/м

Ю:         W_лi = 48.83 * sin 138⁰ = 32.67 м³/м

Проверка:   W_ni + W_лi = 43.17 + 48.83 = 92 м³/м

Рассмотрим 3 участок:

Право: W_ni = 42.07 м³/м

СЗ:       W_ni = 42.07 * sin 30⁰ = 21,03 м³/м

С:         W_ni = 42.07 * sin 75⁰ = 40,63 м³/м

СВ:      W_ni = 42.07 * sin 120⁰ = 36,43 м³/м

В:         W_ni = 42.07 * sin 165⁰ = 10,88 м³/м

Лево:   W_лi = 49.96 м³/м

З:         W_лi = 49.96 * sin 30⁰ = 24,98 м³/м

ЮЗ:     W_лi = 49.96 * sin 75⁰ = 48,25 м³/м

Ю:       W_лi = 49.96 * sin 120⁰ = 43,26 м³/м

ЮВ:    W_лi = 49.96 * sin 165⁰ = 12,93 м³/м

Проверка:   W_ni + W_лi = 42.07 + 49.96 = 92 м³/м