مقدمه :
در زمانهای گذشته برای تعیین مسیر از یک رشته روابط کلی استفاده می شده است و عواملی مانند نزدیکترین راه بین آبادانی و شهرها و راههای مال رو ملاک تعیین مسیر نهایی قرار میگرفت . ولی امروز به علت فراوانی وسایط نقلیه ، نه تنها عوامل ایمنی در پیچ و شیب و سرعت و راحتی عبور از راهها ملاک قرار می گیرد بلکه عوامل دیگری از قبیل تاثیر راه در صنایع و کشاورزی منطقه ، تجارت و افزایش قیمت زمین های مسکونی باید مورد توجه قرار گیرد .
راههای اولیه بشر از ناهمواریهای زمین پیروی میکرد .اولین پدیده بشر در گسترش راهسازی و در زمینه ترابری،ساخت چرخ بود . پس از چرخ بشر درشکه ، گاری و کجاوه را ساخت . برای این ابزار جابجایی ، راه ها به صورت سنگفرش ساخته شد .
همزمان با گسترش صنایع خودروسازی ، جاده سنگفرش پاسخگوی نیاز آنروز نبود . مهندسین آسفالت را روی جاده ها ریختند که بهترین سطح تماس با لاستیک چرخ خودرو بود و تا به امروز جایگزینی دیگر یافته نشده است .
فصل اول:
طراحی پلان مسیر
پس از بررسی نقشه توپوگرافی منطقه، با داشتن نقطه ابتدا و انتهای مسیر بایستی بین این دو نقطه مسیری را طراحی نموده که برای طراحی این مسیر باید چندین پارامتر را در نظر گرفت از جمله: کوتاهی مسیر، عبور از نقاطی خاص، مینیمم کردن حجم خاکبرداری و خاکریزی، عبور مسیر از منطقه آفتابی و…
طراحی مسیر اصلی:
در طرح مسیر اصلی، با بررسی نقشه توپوگرافی و نقاط ابتدا و انتهای مسیر (تعیین شده توسط استاد)، در این پروژه مناسب ترین مسیر به عنوان مسیر اصلی انتخاب گردید. پس از تعیین مسیر با توجه به عرضهای داده شده یعنی عرض هر خط 3.65 متر، عرض رفوژ میانی 7.3متر و عرض شانهها هر کدام 3 متر و همین طور چهار خط رفت و برگشت، مسیر را بر روی نقشه پیاده میکنیم. به منظور طراحی این راه، که بخشی از آن در قوس افقی قرار دارد، باید شعاع گردش قوس در حد مجاز آییننامه باشد. طبق آییننامه طرح هندسی راه حداقل شعاع قوس از رابطه زیر تعیین میشود:
V =100 ; f = 0.1 ; e = -2%
که در این پروژه شعاع قوس افقی 1191.86 در نظر گرفته شده است.
که در این رابطه:
V : سرعت طرح بر حسب کیلومتر بر ساعت
e : شیب عرضی که 2 درصد در نظر گرفته میشود.
f : ضریب اصطکاک جانبی سطح جاده با لاستیک اتومبیل که بستگی زیادی به سرعت و وضعیت لاستیک وسیله نقلیه و سطح روسازی برحسب این که خشک، خیس، صاف، زبر و یا اینکه یخزده باشد، دارد مقادیر Vc و f از جداول زیر بدست می آید:
سرعت طراحی V برحسب کیلومتر بر ساعت 40 60 80 100 120
سرعت Vc برحسب کیلومتر بر ساعت 75 85 95 110 130
سرعت طراحی V برحسب کیلومتر بر ساعت 40 60 80 100 120
ضریب اصطکاک جانبی f 0.25 0.16 0.13 0.11 0.10
طراحی مسیر فرعی:
برای طرح مسیر فرعی با توجه به اینکه محدودیتی تعیین نشده است، در این پروژه مسیر فرعی را به صورت مسیری مستقیم در قسمتی از مسیر اصلی و عمود بر آن طرح میکنیم. سپس با توجه به عرضهای داده شده و وجود دو خط رفت و برگشت و بدون رفوژ میانی، مسیر را بر روی نقشه پیاده میکنیم.
طراحی لوپ (گردراهه):
در محل تقاطع مسیر اصلی و فرعی که تقاطعی غیرهمسطح از نوع برگ شبدری است به منظور تامین حرکتهای گردش به چپ راههایی طرح میشود که به گردراهه (لوپ) معروف هستند. به منظور طراحی این راه، که تماماً در قوس افقی قرار دارد، باید شعاع گردش قوس در حد مجاز آییننامه باشد.
طبق آییننامه طرح هندسی راه حداقل شعاع قوس از رابطه زیر تعیین میشود:
V = 60 ; f = 0.14 ; e =5%
که در این رابطه:
V : سرعت طرح بر حسب کیلومتر بر ساعت
e : شیب عرضی (دور) که حداکثر 5 درصد در نظر گرفته میشود
f : ضریب اصطکاک جانبی سطح جاده با لاستیک اتومبیل که از جدول فوق بدست آمده است.
با توجه به حداقل شعاع بدست آمده ما برای طرح لوپ (گردراهه) از شعاع 202.49m استفاده کردیم که با زاویه 6:60 نسبت به مسیرفرعی خارج و با همین زاویه به مسیر اصلی وارد میشود.
طراحی رمپ (شیبراهه):
در محل تقاطع غیرهمسطح به منطور تامین حرکتهای راست گرد راههایی طرح میشود که به رمپ (شیبراهه) معروف هستند.
V = 60 ; f = 0.12 ; e = 2%
با توجه به حداقل شعاع بدست آمده ما برای طرح رمپ (شیبراهه) از یک قوس به شعاع 496.66m استفاده کردیم که این مسیر با زاویه 6:60 از مسیر اصلی خارج و با همین زاویه به مسیرفرعی وارد میشود.
فصل دوم :
برداشت اطلاعات ارتفاعی مسیر
پس از پیاده کردن پلان مسیر بر روی نقشه به منظور رسم پروفیلهای طولی و عرضی مسیر، باید مقاطعی را بر روی مسیر مشخص کنیم. به این منظور در نقاط تلاقی مسیرها با خطوط تراز نقشه توپوگرافی مقاطعی زده شد، که به این ترتیب در مسیر اصلی 36، مسیر فرعی 19 لوپ 17، رمپ 10 مقطع انتخاب گردید.
با توجه به اینکه خط پروژه بر روی پروفیلهای طولی زمین طبیعی بر روی محور راه ترسیم میشود لذا برداشت ارتفاع محور راه زمین طبیعی در هر مقطع لازم است. همچنین به این دلیل که پس از تکمیل جداول پروفیلی طولی بایستی پروفیلهای عرضی هم ترسیم شوند، لذا در هر مقطع برای زمین طبیعی به بیش از یک نقطه دارای مشخصه ارتفاعی نیاز است. برای این کار در هر مقطع عرضی سه نقطه را، شامل محور راه، منتهی علیه سمت راست و چپ مسیر، مد نظر قرار داده و ارتفاع این نقاط را از روی نقشه توپوگرافی برداشت کردیم.
این اطلاعات مطابق جداول ارائه شده در صفحات بعدی است:
اطلاعا ت ارتفاعی مسیر اصلی
شماره مقطع فاصله تا ایستگاه بعدی تراز منتهی الیه سمت چپ تراز محور تراز منتهی الیه سمت راست
1 40 1076.2 1076.6 1076.8
2 40 1074 1074.4 1074.9
3 40 1071 1072.6 1073.5
4 40 1071.2 1071.76 1071.7
5 40 1070.3 1070.5 1070.2
6 40 1068.3 1069 1068.7
7 40 1067.3 1068 1067.5
8 40 1065.3 1066 1066.4
9 50 1063.4 1063.76 1065.1
10 40 1061.2 1061.76 1062.7
11 40 1059.4 1060 1060.5
12 40 1056.9 1058 1058.4
13 40 1055.2 1055.76 1056.9
14 40 1052.0 1054.4 1055.7
15 40 1051 1052.4 1053.4
16 40 1049.4 1050 1051.6
17 40 1048.1 1048.58 1049.3
18 40 1045.9 1046.28 1046.8
19 40 1044.3 1044.34 1045.2
20 40 1042 1043.22 1043.1
21 40 1041 1041.5 1041.3
22 40 1042.1 1039.38 1037.9
23 40 1046.2 1045.5 1044
24 40 1043.8 1043.5 1043
25 40 1041.3 1041 1040.5
26 40 1039.3 1038.5 1038
27 40 1036.7 1036.2 1035.2
28 40 1032.9 1033 1032.4
29 40 1034.4 1030.44 1029
30 50 1028 1027.76 1028
31 40 1026.3 1025 1026.4
32 40 1027 1024.8 1023
33 40 1027 1025 1023.5
34 40 1025.8 1024.8 1023
35 36 1023.2 1022.76 1021.8
36 0 1021.1 1020.72 1019.8
اطلاعا ت ارتفاعی مسیر فرعی
شماره مقطع فاصله تا ایستگاه بعدی تراز منتهی الیه سمت چپ تراز محور تراز منتهی الیه سمت راست
1 40 1043.4 1043 1042.5
2 40 1043.1 1042.60 1042.2
3 40 1042 1041.2 1040.8
4 40 1041.8 1041.4 1040.7
5 40 1041.6 1041 1040.4
6 40 1040 1039.6 1039.3
7 40 1039.9 1039.4 1038.9
8 40 1039.5 1039 1038.5
9 40 1038.3 1038 1037.8
10 40 1038 1038 1038
11 40 1042.8 1042.4 1042
12 52 1042.6 1042.2 1041.8
13 160 1041.2 1040.8 1040.3
14 40 1047.6 1046.4 1047.4
15 40 1047.6 1047.4 1047.3
16 40 1046.4 1046 1045.6
17 40 1046.9 1046.4 1045.9
18 40 1046.9 1046.6 1046.3
19 0 1047.7 1047.4 1047
اطلاعا ت ارتفاعی مسیر لوپ
شماره مقطع فاصله تا ایستگاه بعدی تراز منتهی الیه سمت چپ تراز محور تراز منتهی الیه سمت راست
1 34 1046.4 1044.5 1045.7
2 28 1046.4 1045.78 1045.6
3 13 1046.7 1046.28 1045.8
4 93 1047 1046.46 1045.9
5 40 1047.2 1046.56 1046.4
6 80 1045.7 1045.4 1045.3
7 160 1041 1041 1041
8 80 1034.8 1034 1034
9 80 1029.6 1030 1031.4
10 80 1027.9 1028.1 1028
11 78 1028 1028.5 1028.6
12 76 1030.9 1031 1031.1
13 56 1027.9 1028.06 1028.8
14 14 1031.3 1031.18 1031.2
15 27 1032 1032.12 1032.2
16 45 1034 1034.62 1034
17 0 1039.2 1039.2 1039.2
اطلاعا ت ارتفاعی مسیررمپ
شماره مقطع فاصله تا ایستگاه بعدی تراز منتهی الیه سمت چپ تراز محور تراز منتهی الیه سمت راست
1 80 1058.7 1058.5 1058.5
2 80 1055.39 1056.06 1056.2
3 80 1049.9 1050 1050.5
4 80 1053 1053.5 1053.2
5 80 1048.3 1048.3 1048.5
6 80 1040 1040.3 1040.3
7 80 1040.8 1041 1041.3
8 80 1040.7 1041.2 1041.6
9 40 1041.4 1041.8 1042.2
10 0 1042 1041.3 1041
فصل سوم:
پروفیلهای طولی
با داشتن ارتفاع نظیر محور راه بر روی زمین طبیعی میتوان پروفیل طولی زمین را در امتداد محور راه در محیطی مانند Autocad ترسیم نمود. پس از ترسیم زمین طبیعی بایستی براساس ضوابطی خاص خط پروژهای را برای مسیر طراحی نماییم که نعدادی از این ضوابط در زیر آمدهاند:
1ـ باید از شیبهای طولانی اجتناب کرد.
2ـ شیب پروفیل طولی نباید از حد مجاز یعنی %6 تجاوز نماید.
3ـ بین محلهای خاکبرداری و خاکریز باید تا حدودی تعادل برقرار نمود.
4ـ باید محلهای زیرگذر و یا روگذر به دقت تعیین گردند.
5ـ در نقاطی که زمین طبیعی تغییر شیب میدهد، در صورتی که قدر مطلق اختلاف دو شیب از 0.5 درصد بیشتر باشد نیاز به طراحی قوس جهت ارتباط دو شیب داریم. این قوسها به قوسهای قائم (سهمی) معروف هستند که رعایت ضوابط آیین نامهای در مورد طرح آنها الزامی است. طبق آییننامه طرح هندسی راه اولین ضابطه در طرح قوسهای قائم حداقل طول سهمی است که از رابطه زیر بدست میآید:
که در این رابطه:
A : اختلاف شیب طرفین قوس و به صورت زیر محاسبه میشود:
A = g2 – g1
g1 : شیب اولیه
g2 : شیب ثانویه
K : تابع سرعت طراحی میباشد و مقدارش از جدول زیر بدست میآید:
سرعت طرح
(کیلومتر در ساعت) 50 60 70 80 90 100 110
حداقل مقدار K به متر برای قوس محدب 31 45 62 80 124 185 230
حداقل مقدار K به متر برای قوس مقعر 37 45 58 70 38 110 135
دومین رابطهای که در مورد قوسهای قائم مطرح میشود رابطه سهمی قوس است که برای پیدا کردن ارتفاعات روی قوس استفاده میشود و به صورت زیر است:
که در این رابطه:
yx : ارتفاعی ایستگاهی که به فاصله x از ابتدای قوس قرار دارد.
yBVC : ارتفاع ایستگاه BVC یعنی ابتدای قوس
به کمک این رابطه تمامی ارتفاعات روی سهمی را تا نقطه EVC یعنی انتهای قوس، میتوان بدست آورد.
در پروفیل طولی محور افقی بیانگر مقاطع و فاصله آنها همان مقیاس پلان یعنی و محور عمودی بیانگر ارتفاعات با 10 برابر مقیاس طولی یعنی میباشند.
طراحی تقاطع غیرهمسطح (پل) در پروفیل طولی:
برای تامین ارتفاع لازم بین زیرگذر و روگذر پل ابتدا بایستی مسیر روگذر را انتخاب نماییم. در این پروژه با توجه به شکل سطح زمین در پروفیلهای طولی، مسیر فرعی را به عنوان روگذر و مسیر اصلی را به عنوان زیرگذر انتخاب کردیم.
پروفیل طولی مسیر اصلی:
پس از ترسیم پروفیل طولی زمین در امتداد محور راه، به منظور تعیین خط پروژه با توجه به اینکه دو انتهای مسیر باید به زمین طبیعی ختم شود، یعنی در ابتدا و انتهای مسیر ارتفاع محور راه بر روی زمین طبیعی و سطح جاده باید یکسان باشد، و همین طور به منظور تبعیت حداکثر از شیب طبیعی زمین دو خط با شیبهای -4.1% و -3.67% تعیین گردید. حال با توجه به اینکه اختلاف دو شیب از %0.5 کمتر است ومقدار آن برابر 0.43% است برای ارتباط این دو خط به یکدیگر به طراحی قوس قائم نیازی نیست.
پروفیل طولی مسیر فرعی:
پس از ترسیم پروفیل طولی زمین در امتداد محور راه، به منظور تعیین خط پروژه با توجه به اینکه دو انتهای مسیر باید به زمین طبیعی ختم شود، همین طور تبعیت حداکثر از شیب طبیعی زمین و تامین ارتفاع روگذر در محل تقاطع دو خط با شیبهای1.48% و 1.5%- تعیین گردید. حال با توجه به اینکه اختلاف دو شیب از %0.5 بیشتر(2.98%) است.قوس قائمی به صورت زیر طراحی می گردد:
V = 60 ; K = 45 ; g1 = 1.48% ; g2 = -1.5%
A = g2- g1=2.98%
A.K 2.98 45 = 134.1 m
ابتدای قوس (BVC) در فاصله بین ایستگاه های 12 و 13 دارای مختصات زیر میباشد:
بنابراین با توجه به طول L = 134.1 m و داشتن شیبها معادله سهمی قوس به شکل زیر بدست میآید:
انتهای قوس (EVC) دارای مختصات زیر میباشد:
EVC
پروفیل طولی لوپ:
پس از ترسیم پروفیل طولی زمین در امتداد محور راه، به منظور تعیین خط پروژه با توجه به اینکه ابتدای لوپ از مسیر فرعی خارج میشود باید دارای ارتفاع 1046.0m باشد(بر اساس پروفیل طولی مسیر فرعی) و انتهای لوپ که به مسیر اصلی وارد میشود باید دارای ارتفاع 1038.0m باشد (بر اساس پروفیل طولی مسیر اصلی).شیب ابتدای لوپ بر اساس شیب محل تقاطع آن با مسیر فرعی -1.5% وشیب انتهای لوپ بر اساس شیب محل تقاطع آن با مسیر اصلی 3.67% است که با توجه به اینکه اختلاف این دو شیب از 0.5% بیشتر می باشد میبایست قوس قائمی به صورت زیر طراحی کرد:
g1 = -1.5% g2 = 3.67% V = 60 K = 45
A = 3.67+1.5 =5.5%
= 5.5 45 = 247.5 m
EVC BVC
پروفیل طولی رمپ:
پس از ترسیم پروفیل طولی زمین در امتداد محور راه، به منظور تعیین خط پروژه با توجه به اینکه ابتدای رمپ از مسیراصلی خارج میشود باید دارای ارتفاع 1057.96m باشد(بر اساس پروفیل طولی مسیر اصلی) و انتهای رمپ که به مسیر فرعی وارد میشود باید دارای ارتفاع 1044.24m باشد(بر اساس پروفیل طولی مسیر فرعی) . شیب ابتدای رمپ بر اساس شیب محل تقاطع آن با مسیر اصلی -4.1% وشیب انتهای رمپ بر اساس شیب محل تقاطع آن با مسیر فرعی -1.4% است که با توجه به اینکه اختلاف این دو شیب از 0.5% بیشتر می باشد میبایست قوس قائمی به صورت زیر طراحی کرد:
g1 = -4.1% ; g2 = -1.4% , A = 2.7 ; V = 60 ; K = 45
= 2.7 45 = 121.5m
EVC BVC
دور (بربلندی)
ـ در خارج از قوسهای افقی و در مسیر مستقیم شیب عرضی برابر با –2% و در شانههای مسیر شیب عرضی برابر با –5% است.
ـ نحوه تامین بر بلندی براساس سه حالت شکل 5 – 5 آیین نامه انتخاب شده است که در مسیر فرعی به علت عدم وجود قوس افقی بربلندی موجود نمیباشد ولی در مسیرهای یک خطه لوپ و رمپ و مسیر اصلی بربلندی به حالت زیر تغییر میکند: ابتدا سطح مسیر همراه با شاخه خارجی نسبت به لبه سطح مسیر و شانه داخلی گردش میکند. البته طبق آییننامه طرح هندسی راهها (نشریه 161) حداکثر اختلاف شیب عرضی در مسیر %7 میباشد. از اینرو تا زمانی که اختلاف شیب عرضی سطح مسیر و شانه خارجی کمتر از %7 باشد سطح مسیر و شانه خارجی با هم دوران میکنند و از زمانی که اختلاف بیش از %7 گردد شانه خارجی نسبت به سطح مسیر شروع به دوران میکند و تا دور کامل هم به چرخش خود ادامه میدهد. زمانی که شیب عرضی مسیر به شیب عرضی شانه داخلی یعنی %-5 رسد کل مسیر اعم از شانه داخلی، خارجی و سطح مسیر سوارهرو نسبت به ابتدای شانه داخلی میچرخند.
ـ طول سرشکن بر بلندی باید به صورتی تامین گردد که آن در خود قوس افقی و آن در قسمت مستقیم ابتدا یا انتهای قدس افقی درج گردد
فصل چهارم:
طراحی روسازی راه
با توجه به اینکه در مقاطع عرضی باید ضخامت روسازی نیز نشان داده شود بنابراین قبل از بررسی مقاطع عرضی به طرح روسازی راه میپردازیم.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 33 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله پروژه راهسازی