При проектировании городских поселений следует предусматривать единую систему улично-дорожной сети, обеспечивающую удобные, быстрые и безопасные транспортные связи со всеми функциональными зонами города и с другими объектами, а также с населенными пунктами вне города. Дороги являются сухопутными транспортными связями. По характеру транспортных средств дороги бывают автомобильными (безрельсовыми), рельсовыми (трамвайными, железными), гужевыми, велосипедными и пешеходными. По своему значению автомобильные дороги делятся на всероссийские, республиканские, областные, районные, местные и внутрихозяйственные. В соответствии со СНиП 2.07.01-89* «Планировка и застройка городских и сельских поселений» улицы и дороги подразделяются на следующие категории.
1. Магистральные дороги скоростного движения, предназна-
ченные для транспортной связи между промышленными и жилы
ми районами в крупнейших и крупных городах, между городом и
пригородной зоной, глубокого ввода автомобильных магистралей
в город, связи с аэропортами и зонами массового отдыха. Пересе-
чение с другими улицами и дорогами в разных уровнях. Преобла-
дающие виды транспорта - общественный, экспрессный, пасса
жирский и легковой. Расчетная скорость в густонаселенной части
города 80 км/ч, вне центральной части города 100 км/ч, в приго-
родной части города 120 км/ч. Число полос движения 4-8, ширина
полосы движения 3,75 м.
2. Магистральные дороги регулируемого движения – транс-
портная связь между районами города, на отдельных участках и на
правлениях дорога преимущественно грузового движения, осущест
вляемого вне жилой застройки, с выходом на внешние автомобиль
ные дороги. Пересечение с улицами и дорогами, как правило, в од-
ном уровне. Расчетная скорость в зависимости от состава движения
80-100 км/ч. Число полос движения 2-6, ширина полосы 3,5 м, не
обходимы местные или боковые проезды.
3. Магистральные улицы общегородского значения непре'рыв-
ного движения - транспортная связь между жилыми, промышлен
ными районами и общественными центрами, с другими магист
ральными улицами, городскими и внешними дорогами. Основной
вид-транспорта - общественный пассажирский илегковой. Расчет-
ная скорость 100 км/ч, число полос движения 4-8, ширина полосы
движения 3,5-3,75 м, разделительные полосы, местные ибоковые
проезды. Пересечение в разных уровнях. Ширина пешеходной час-
ти 4,5 м.
4. Магистральные улицы общегородского значения регули-
руемого движения - транспортные связи между жилыми и промыш
ленными районами. Пересечение с другими улицами и дорогами,
как правило, в одном уровне. Основные виды транспорта – общест-
венно-пассажирский и легковой. Расчетная скорость 80 км/ч, число
полос движения 4-8, ширина полосы 3,5 м, разделительные полосы,
местные и боковые проезды. Ширина пешеходной части 3,0 м.
5. Магистральные улицы районного значения - транспортно-
пешеходная транспортная связь между жилыми районами, между
жилыми и промышленными районами, общественными центрами,
выходы на другие магистральные улицы в одном уровне. Допуска-
ется движение грузового транспорта. Расчетная скорость 60 км/ч,
количество полос движения 2-4. Расстояние между остановочными
пунктами пассажирского транспорта 600 м. Ширина пешеходной
части 2,5-3 м.
6. Улицы и дороги местного значения в жилой застройке -
транспортная, без пропуска грузового ипассажирского, ипешеход-
ная связь на территории жилых районов (микрорайонов), выходы
на магистральные дороги. Расчетная скорость 40 км/ч, число полос
движения 2-3, ширина полос - 3,0 м, тротуары шириной более 1,5 м.
7. Улицы и дороги местного значения промышленно-склад-
ские двух видов: 1) внутренние пути и дороги, обеспечивающие
технологические процессы и 2) внешние улицы, застроенные про
изводственными и административными зданиями, которые обес
печивают связь и пропуск преимущественно грузовых автомоби
лей, выходы на магистральные городские улицы и дороги. Пересе-
чение в одном уровне. Расчетная скорость 50 км/ч, число полос
движения 2-4, ширина полосы движения 3,5 м. Ширина пешеход
ной части 1,5 м.
-
8. Улицы и дороги местного значения пешеходные - пеше-
ходная связь с местами приложениями труда, учреждениями и
предприятиями обслуживания, местами отдыха, общественными
центрами, остановочными пунктами общественного транспорта.
Ширина одной полосы пешеходного движения 1 м, всей улицы или
дороги - по расчету.
9. Улицы и дороги местного значения - проезды, обеспечи-
вающие подъезд транспортных средств к жилым и общественным
зданиям, учреждениям и предприятиям внутри районов, микрорай
онов и кварталов. Расчетная скорость движения 30-40 км/ч, число
полос движения 1-2, ширина полосы 2,75-3 м.
10. Велосипедные дорожки для проезда на велосипедах по
свободным от других видов транспорта трассам к местам отдыха,
общественным центрам. Расчетная скорость 20-30 км/ч, ширина
полосы движения 1,5 м, количество полос 1-2.
2.2. Схемы улично-дорожной сети городов
Затраты времени в городах на передвижение от места проживания до места работы для 90% человек не должны превышать в городах с населением свыше 2 млн человек 45 мин, 1 млн человек -40 мин, 500 тыс. человек - 37 мин, 250 тыс. человек - 35 мин, 100 тыс. человек и менее - 30 мин. Основным транспортом в городах являются автомобили. Поэтому пропускную способность сети улиц, дорог, транспортных пересечений и других элементов определяется исходя из уровня автомобилизации, т. е. количества автомобилей на 1000 человек. Для отечественных городов этот уровень принят 200-250 легковых автомобилей, включая 3-4 такси и 2-3 ведомственных автомобиля, а также 25-40 грузовых автомобилей. Меньшие цифры относятся к крупным городам, а большие - к средним городам и поселкам.
Дорожная сеть города занимает около 25% селитебной территории города. Она характеризуется протяженностью, плотностью и конфигурацией. Под протяженностью улиц подразумевается их общая длина (в километрах). Длина улиц, приходящаяся на 1 км2 территории, называется плотностью уличной сети. Она устанавливается в зависимости от численности населения (табл. 2.1), харак-
тера застройки, размещения жилых массивов, промышленных и коммунальных предприятий. В центральной части города плотность уличной сети допускается увеличивать до 3,5-4,5; в периферийных районах с жилой застройкой - до 2,0-2,5; в промышленных зонах - до 1,5-2,0; в лесопарковых - до 0,5-1 км/км2.
Таким образом, если известна площадь той или иной территории Si тогда можно рассчитать и общую протяженность улично-дорожной сети города:
где Нi - плотность улично-дорожной сети в i-й зоне города.
Таблица 2.1 Плотность улично-дорожной сети
| Численность населения города, тыс. чел, | До 50 | Более 1000 | ||||
| Плотность сети, км/км2 | 1,5 | 1,6-1,7 | 2,0-2,5 | 2,8-3,0 | 3,0-4,5 | |
Основные перевозки пассажиров и грузов осуществляются по магистральным улицам и дорогам. Именно эти улицы и обуславливают тип улично-дорожной сети города. По очертаниям этой сети она может быть отнесена к одной из принципиальных схем улично-дорожной сети города: 1) свободной, не содержащей четкого геометрического рисунка; 2) прямоугольной; 3) прямоугольно-диагональной; 4) лучевой и 5) радиально-кольцевой. Приспособленность уличной сети к требованиям современного города оценивается коэффициентом непрямолинейности - отношением действительной длины пути между двумя точками к длине воздушной линии между ними:
Свободная схема улиц характерна для старых городов. Вся сеть состоит из узких, кривых улиц с переменной шириной проезжей части, нередко затрудняющих автомобильное движение. Ясно, что для современных городов эта схема непригодна.
Прямоугольная схема распространена очень широко и присуща, как правило, городам, строившимся по единому плану. Достоинствами данной схемы являются отсутствие четко выраженного центрального ядра и возможность равномерного распределения транспортных потоков. Недостатки этой схемы - большое число сильно загруженных пересечений, которые увеличивают транспортные потери. Коэффициент прямолинейности данной сети имеет наибольшее значение Кпр = 1,4-1,5. Это значит, что в городах с такой схемой улиц городской транспорт для перевозки пассажиров и грузов совершает перепробег на 40-50%.
Прямоугольно-диагональная схема улиц является развитием прямоугольной схемы.
В качестве примера такой планировки может служить центральная часть Санкт-Петербурга. Она включает в себя диагональные и хордовые улицы, прокладываемые по наиболее загруженным направлениям. Коэффициент прямолинейности этих схем составляет 1,2-1,3. Следовательно, эта схема несколько улучшает транспортную характеристику уличной сети города, но создает новые проблемы в виде пересечений с пятью и шестью вливающимися улицами, для развязки которых применяют кольцевые схемы движения транспорта (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема улично-дорожной сети города:
а - свободная; б - прямоугольная; в - прямоугольно-диагональная;
г - лучевая; д, е - радиально-кольцевая
Лучевая схема, как и свободная, характерна для некоторых старых городов, возникших на пересечении нескольких дорог. Такая схема обеспечивает хорошую связь периферийных районов с центром, но затрудняет их взаимосвязи между собой. Коэффициент непрямолинейности такой схемы составляет 1,3-1,
Радиально-кольцевая схема уличной сети характерна для крупнейших и крупных городов. Она содержит два принципиально разных типа магистралей - радиальные и кольцевые. Радиальные магистрали являются чаще всего продолжением автомобильных дорог и служат для связи центра города с периферийными районами. Кольцевые улицы - это распределительные магистрали, которые соединяют радиальные улицы иобеспечивают перевод транспортных потоков с одного радиального направления на другое. Примером такой планировки может служить Москва, где число радиальных магистралей составляет 20, а кольцевых - 3. Радиально-кольцевая схема уличной сети имеет наименьший коэффициент непрямолинейности 1,05-1,1.
Конструкция улиц и дорог
Улично-дорожная сеть населенных пунктов проектируется в
виде непрерывной системы. В плане каждая улица представляет со-
бой сочетание прямолинейных и криволинейных участков. Выбор
конфигурации трассы определяется условиями местности, планиро-
вочной организации территории и характером застройки города. В
состав поперечного профиля улиц входят проезжая часть, тротуары
и дополнительные полосы, отводимые для прокладки инженерных
коммуникаций, трамвайного движения, зеленых насаждений, разде-
ления движений разных направлений, местного движения ивелоси
педистов. Размер и состав элементов поперечного профиля опреде-
ляется с учетом функционального назначения и категории улицы,
расчетной интенсивности движения и других факторов.
Все элементы улицы (проезжая часть, технические полосы для прокладки подземных коммуникаций, тротуары, зеленые насаждения и др.) должны располагаться в пределах красных линий, т. е. границ, отделяющих улицу от территории застройки. Это линии, за пределы которых не должны выходить здания. Ширина улиц и дорог определяется расчетом в зависимости от интенсивности движения
транспорта и пешеходов, состава размещаемых элементов, с учетом санитарно-гигиенических требований. Как правило, ширину улиц в пределах красных линий следует принимать не менее (в метрах): магистральных улиц общегородского назначения 75-80, улиц местного значения при многоэтажной застройке - 25, а при малоэтажной - 15. Ширина улиц может быть увеличена для прокладки инженерных сетей на отдельной, технической полосе. Такие размеры улиц достаточны только для размещения всех планировочных элементов при организации движения на пересечениях в одном уровне.
Наиболее полно все планировочные элементы представлены на общегородских магистральных улицах (рис. 2.2). Основным элементом улиц и дорог является проезжая часть, которая должна обеспечивать пропуск транспорта с расчетными скоростями и нагрузками независимо от времени года.
Рис. 2.2. Поперечный профиль общегородской магистральной"улицы:
а - то же с трамвайными путями; б: 1 - проезжая часть; 2 - тротуары; 3 — полосы
озеленения и технические для размещения инженерных коммуникаций: КС, КО, Т,
ЭК - кабели связи, освещения, телефонные, электрические; В - водопровод;
К - канализация; ГН(С)Д - газопроводы низкого (среднего) давления
Для укрепления проезжей части дорог и улиц предназначена дорожная одежда, которая состоит из нескольких слоев: покрытия, основания и подстилающего слоя. Покрытие является верхним слоем одежды и служит для непосредственного восприятия нагрузок от транспортных средств, основание - для передачи и распределения давления на подстилающий слой и грунт, подстилающий слой - для передачи нагрузок на земляное полотно, а также выполняет теплоизолирующие и дренирующие функции.
Дорожные одежды должны быть прочными, долговечными, износоустойчивыми, простыми в эксплуатации, иметь ровную и вместе с тем достаточно шероховатую поверхность. Применяемые в городах дорожные одежды можно разделить на четыре основных группы:
• простейшего типа: а) грунтовые (неулучшенные и улучшен-
ные, т. е. с различными добавками); б) гравийные и шлаковые;
• щебеночные: а) не обработанные связующими материалами;
б) обработанные битумом; в) обработанные цементом;
• мостовые одежды: а) из естественного камня (булыжные,
брусчатые); б) из искусственного камня (клинкерные);
• монолитные одежды: а) асфальтовые; б) цементобетонные.
Мостовые и монолитные одежды являются усовершенствованными капитальными покрытиями. К усовершенствованным облегченным покрытиям относятся одежды, состоящие из минеральных материалов, обработанных (пропитанных) органическими вяжущими.
Дороги, обладающие малым сопротивлением изгибу, называют жесткими. К их числу относятся практически все типы одежд, кроме цементобетонных и асфальтобетонных на цементо-бетонном основании.
2.4. Расчет и выбор конструкции дорожных одежд
Выбор конструкции одежд проезжих частей городских улиц и дорог сопровождается технико-экономическими расчетами и проверкой по предельным состояниям на прочность и жесткость: 1) по упругому допустимому прогибу; 2) сдвигу в подстилающем грунте земляного полотна; 3) растягивающим напряжениям на изгиб слоев из монолитных материалов; 4) морозоустойчивости (рис. 2.3).
|
| пассажирских транспортных средств |
Рис. 2.3. Конструкции дорожных одежд: a - щебенчатых; б - брусчатых;
в - цементобетонных; г - асфальтобетонных
Напряженно-деформированное состояние дорожной одежды обуславливает воздействие на нее нагрузки, которая зависит от конструкции, массы, состава и интенсивности движения транспортных средств.
Интенсивность движения характеризует поток автомобилей в единицу времени. В расчетах часто используют условный показатель - среднесуточную интенсивность движения (Иср), которую определяют расчетом:
где WГ - годовой объем движения автомобилей.
Таким образом, основой для расчета интенсивности движения является ожидаемый объем грузовых и пассажирских перевозок. Этот показатель используют при расчетах дорожных одежд и конструкций пролетных частей мостов, путепроводов и тоннелей. Для расчетов, связанных с оценкой пропускной способности улиц, уровня их загрузки и транспортных потерь, используют более точные показатели интенсивности движения:
где Рij - количество пассажиров, перевозимых по г-му маршруту /-м видом транспорта, чел.;
kH - коэффициент наполнения транспорта (летом kH = 1,0, зимой kH = 1,15);
Ωj- вместимость j-и единицы подвижного состава грузового транспорта, чел.;
• грузовых транспортных средств
где kсез, kс, kнап - коэффициенты неравномерности соответственно сезонной, суточной и по направлениям;
hч - доля суточной интенсивности движения, приходящаяся на час пик (0,08-0,1);
γ и β - коэффициенты использования грузоподъемности и пробега автомобилей;
g - расчетная средняя грузоподъемность.
Для того чтобы заменить практический состав движения и его интенсивность расчетной нагрузкой, используют коэффициенты приведения, которые принимаются в зависимости от нагрузки на одиночную ось транспортного средства. Таким образом, расчетное значение интенсивности движения для определения расчетной нагрузки вычисляется по формуле
где Nj - суммарная перспективная интенсивность движения j-й марки транспортного средства, авт./сут.;
kj - коэффициент приведения к расчетной нагрузке для j-й марки транспортного средства (табл. 2.2);
kпол - коэффициент снижения интенсивности движения в зависимости от количества полос движения, для однополосной - 1, двух- и трех полосной - 0,7, четырехполосной - 0,35.
Таблица 2.2 Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
| Нагрузка на ось, т | |||||||
| Н = 10 Н = 30 | 0,03 0,01 | 0,15 0,05 | 0,55 0,18 | 0,65 0,22 | 0,75 0,25 | 1,0 0,5 | - 1,0 |
При расчете прочности дорожных одежд воздействие колеса на дорожную одежду представляется в виде равномерно распределенной нагрузки (Р) от расчетного автомобиля, которая приложена к круглому жесткому штампу с диаметром (Д), равновеликому площади контакта сдвоенного колеса расчетного автомобиля (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Схема определения толщины эквивалентного слоя
дорожной одежды:
h -толщина; Е— модуль деформации слоя
Степень прочности дорожной одежды определяет модуль деформации Е, учитывающий упругие и пластические деформации:
где λ- относительная деформация;
l - абсолютная деформация, отнесенная к диаметру крута. Расчет дорожных одежд по упругому прогибу включает в себя: послойный расчет эквивалентных модулей упругости по поверхности конструктивных слоев:
где EiЭ, Еi - соответственно эквивалентный и действительный модуль упругости г-го слоя конструкции одежды;
hi, - толщина i-го слоя конструкции.
|
Расчет требуемого модуля упругости дорожной одежды:
где аиb- эмпирические коэффициенты, полученные в результате обработки экспериментальных материалов. Если
ЕЭi+1 ≥ ЕТр, (2.10)
то дорожная одежда обеспечивает требуемую жесткость при расчетных нагрузках. В противном случае необходимо изменить конструкцию дорожной одежды: увеличить толщину отдельных конструктивных слоев или применить более прочные материалы.
Расчет по второму предельному состоянию оценивает прочность дорожной одежды по максимальному сдвигающему напряжению, которое должно быть меньше или равно допустимому:
τм ≤ τдоп (2.11)
|
| где активное напряжения сдвига определяется по аппроксимирующим формулам или номограммам |
где Hi - высота вышележащих слоев;
φ i - угол внутреннего трения i-го слоя.
Допустимое сдвигающее напряжение в материале конструкции дорожной одежды τдоп рассчитывается по формуле
где k1 - обобщенный коэффициент, учитывающий перегрузки, динамическое воздействие и условия контакта конструктивных слоев;
k2 - коэффициент запаса, учитывающий неоднородность условий работы дорожной одежды;
k3 - коэффициент, учитывающий характер покрытий;
С - коэффициент сцепления в подстилающем грунте, кг/см2.
Расчет по сдвигу в подстилающем грунте ведется методом последовательного приближения. При этом одежда приводится к двухслойной конструкции, для которой определяют Еср/Егр - отношение модулей упругости одежды и грунта, h /Д - отношение общей толщины одежды к расчетному диаметру штампа, по которым определяют максимальное активное напряжение сдвига τм. Если рассчитанное активное напряжение сдвига превышает допустимое, тогда следует увеличить толщину отдельных конструктивных слоев или произвести замену материала на более прочный.
Расчет по третьему предельному условию выполняется с целью обеспечения работы покрытия без остаточных деформаций растяжения. Условие прочности сводится к выполнению неравенства вида
σ i ≤ R i (2.13)
где σ i - растягивающее напряжение при изгибе i-го слоя, определяемое по эмпирической формуле или номограмме;
R i - расчетное сопротивление растяжению при изгибе материала i-го слоя конструкции.
При σ≤ R обеспечивается нормальная работа покрытия, если σ > R, то необходимо увеличить толщину покрытия или повысить жесткость основания.
В качестве критерия оптимальности, с помощью которого определяется эффективность того или иного варианта, можно использовать стоимость единицы площади дорожной одежды
где hi - толщина i-го слоя дорожной одежды, см;
Si - стоимость единицы толщины i-го слоя конструкции, руб./см.
Требуется найти такую совокупность толщин конструктивных слоев hi, для которой S —> min, при одновременном удовлетворении условиям 2.10, 2.11 и 2.13.
