Пример выполнения задания на практическое занятие. Кривые в плане. Радиус кривой в плане при уклоне к центру и от центра кривой находится из выражений:

Кривые в плане. Радиус кривой в плане при уклоне к центру и от центра кривой находится из выражений:

при уклоне к центру кривой:

;

(3.1)

при уклоне от центра кривой:

,

(3.2)

где - расчетная скорость движения, км/ч;

- коэффициент поперечной силы;

- поперечный уклон проезжей части (для цементобетонных и асфальтобетонных ровных покрытий =0,02).

Устойчивость автомобиля при движении по кривой зависит от принятого значения коэффициента поперечной силы, которое должно удовлетворять одновременно требованиям безопасности (отсутствие возможности опрокидывания и заноса автомобиля при мокром покрытии), комфортабельности движения и ограниченного повышения расхода топлива и износа шин. При этом движение автомобиля рассматривается на наружной относительно центра кривой полосе движения, а для расчета наименьшего радиуса кривой в плане используется формула (3.2).

Коэффициент поперечной силы определяется отношением равнодействующей активных сил (составляющие массы автомобиля и центробежной силы), приложенной к центру тяжести автомобиля и стремящейся опрокинуть или сдвинуть автомобиль по покрытию, к весу автомобиля. В площади контакта шин с дорожным покрытием возникают поперечные реактивные силы, направленные к центру закругления. Отношение равнодействующей этих сил к весу автомобиля называют коэффициентом поперечного сцепления. Коэффициент поперечного сцепления зависит от состояния покрытия, скорости движения, строения поверхности покрытия, конструкции и размера шин и многих других факторов.

В России при расчете наименьших радиусов в плане рассматривают движение автомобиля по мокрому чистому покрытию. При этом коэффициент поперечного сцепления принимают в качестве основного критерия и формула радиуса кривых в плане имеет вид:

.

(3.3)

За расчетное значение коэффициента поперечного сцепления принимают =0,05 - 0,10.

После подстановки в выражение (3.3) числовых значений скоростей движения для магистрали и подъездной дороги из задания и вычислений имеем:

для автомобильной магистрали

для подъезда к магистрали

Округляя значение в большую сторону, принимаем 1350м. В исключительных случаях допускается применять меньшие радиусы, но с устройством виража, т. е. односкатной проезжей части с уклоном к центру кривой. В этом случае вираж воспринимает часть поперечной силы и значение коэффициента поперечного сцепления можно увеличить до 0,15 - 0,20, но при этом возрастают расход топлива и износ шин.

Действующие СНиП 11-Д.5-72 (п. 3.18) рекомендуют поперечные уклоны проезжей части на виражах принимать (в скобках указаны уклоны виража при частых гололедах):

Учитывая частые случаи гололедов в России, значение уклона виража принимаем 40‰, а величину коэффициента поперечного сцепления 0,15 (для магистрали) и 0,16 (для подъездной дороги). Изменяя знак перед поперечным уклоном в формуле (3.3) и подставляя принятые значения, получим радиусы, при которых необходимо устройство виража: для автомобильной магистрали

для подъездной дороги

Определим, какие значения радиусов кривых в плане обеспечат видимость в ночное время с учетом ухудшения ее за счет неподвижного закрепления фар и сокращения длины участка, освещенного фарами, с уменьшением радиуса. Радиус , при котором видимость поверхности проезжей части будет соответствовать расчетному расстоянию видимости, может быть вычислена по формуле

,

(3.4)

где - расстояние видимости поверхности дороги, м:

- угол расхождения пучка света фар, градусы ( =2⁰).

Расстояние видимости поверхности дороги находится из выражения

, (3.5)

где - расчетная скорость, км/ч; - время реакции водителя, принимаемое равным 1 с; - коэффициент эксплуатационных условий торможения (для легковых автомобилей =1,3, для грузовых – =1,85; - коэффициент продольного сцепления при торможении на чистых покрытиях, принимаемый равным 0,5; - продольный уклон, принимаемый равным 40‰, - запас пути перед препятствием, принимаемый равным 5 м.

Из выражения (3.5) найдем расстояния видимости поверхности дороги для автомобильной магистрали и подъездной дороги , обеспечивающие видимость в ночное время и радиусы кривых в плане для автомобильной магистрали и подъездной дороги

Для автомобильной магистрали

. (3.6)

Для подъездной дороги

. (3.7)

В случае применения сопряженных обратных круговых кривых наименьших радиусов между концом одной кривой и началом соседней с ней кривой обратного направления требуется прямая вставка. Длина этой вставки не должна быть меньше длины отгона виража и длины переходной кривой (из расчета размещения на прямой вставке половины длины отгона виража или половины длины переходной кривой одного закругления и соответствующих половинок другого закругления).

Длину отгона виража определяем в зависимости от ширины проезжей части b, поперечного уклона виража и дополнительного уклона , возникающего при подъеме наружной кромки проезжей части над проектным уклоном при отгоне виража:

(3.8)

При расчете принимаем:

- для автомагистрали при раздельном вращении проезжих частей вокруг внутренней кромки с учетом =40‰, =11,25 м, =5‰.

;

- для подъездной дороги =7,5 м, =40‰, =10‰. Отсюда

.

Следовательно, длины прямых вставок из условия размещения отгона виража для автомагистрали и подъездной дороги должны быть не менее 90 м и 30м соответственно.

Длина переходной кривой находится из выражения

(3.9)

где - расчетная скорость движения, км/ч;

- нарастание центробежного ускорения при движении автомобиля на участке переходной кривой (принимаем равным 0,5 м/с³);

- наименьший радиус виража, м.

Подставляем известные значения:

для автомобильной магистрали ,

для подъездной дороги

Сравнивая полученные значения, приходим к выводу, что длины отгона виража следует увеличить до длин переходных кривых и принять длину прямой вставки между обратными круговыми кривыми соответственно 150 и 110 м.

Для полученных значений переходных кривых и минимальных радиусов кривых в плане вычисляем параметры переходных кривых:

для автомобильной магистрали

для подъездной дороги .

Сравниваем эти значения с минимально допустимыми значениями параметров, которые вычисляем по формуле :

- для автомобильной магистрали (так как < , принимаем =400 м):

- для подъездной дороги (так как = , то минимальное значение параметра 210 м может быть принято для проектирования).

Кривые в продольном профиле. Радиус вертикальных выпуклых кривых определяем из условия обеспечения видимости поверхности дорожного покрытия:

(3.10)

где - расстояние видимости поверхности дороги, м;

– высота глаза водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги ( =1,2 м).

При полученных ранее числовых значениях расстояний видимости поверхности дороги для автомобильной магистрали =280м и для подъездной дороги =140м из выражения (3.10) находим числовые значения радиусов вертикальных выпуклых кривых для автомобильной магистрали и подъездной дороги .

Для автомобильной магистрали

.

Для подъездной дороги

.

Радиус вертикальной выпуклой кривой при условии обеспечения видимости водителем встречного автомобиля при обгоне им грузового автомобиля должен быть:

.

Радиус вертикальных вогнутых кривых определяем из условия обеспечения видимости водителем поверхности проезжей части дороги так, как фары автомобиля на вогнутых кривых малых радиусов освещают поверхность покрытия лишь вблизи автомобиля и необходимое расстояние видимости может быть не обеспечено:

(3.11)

где - расстояние видимости поверхности покрытия, м;

– высота фар легкового автомобиля над поверхностью проезжей части ( =0,75 м);

- угол рассеивания пучка света фар ( =2°).

После подстановки в выражение (11)известных значений получим

для автомобильной магистрали

;

для подъездной дороги

Округляя эти значения в большую сторону, соответственно принимаем 7000 м и 3100 м.

В исключительных случаях радиусы вертикальных вогнутых кривых назначают из условия ограничения центробежной силы. За критерий принимают самочувствие пассажира и перегрузку рессор.

С учетом изложенного выше требования величину радиуса вертикальных вогнутых кривых определяем из выражения

, (3.12)

где - расчетная скорость движения, км/ч.

При =150 км/ч, = 3460 м, округляя в большую сторону, принимаем =3500 м.

При v =100 км/ч, = 1535 м, или после округления = 1600 м. Полученные расчетом технические нормативы сводим в табл.1. В таблицу 1 для сравнения включены нормативные значения параметров автомобильной дороги из СниП II-Д.5-72.

Таблица 3.1

Варианты выполнения заданий на практическое занятие.

№ варианта	Значение расчетной скорости движения, км/ч	Величина продольного уклона магистрали, ‰
по магистрали	по примыкающей к ней подъездной дороге
			-20
			-25
			-30
			-35
			-40
			-23
			-18
			-36
			-10
			-30
			-35
			-40