Классификация улиц и дорог

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 иадминистративными 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 S_i тогда можно рассчитать и общую протяженность улично-дорожной сети города:

где Н_i - 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 К_пр ⁼ 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 срасчетными 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 (И_ср), которую оп­ределяют расчетом:

где W_Г - 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 Р_ij - количество пассажиров, перевозимых по г-му маршруту /-м видом транспорта, чел.;

k_H - коэффициент наполнения транспорта (летом k_H = 1,0, зи­мой k_H = 1,15);

Ω_j- вместимость j-и единицы подвижного состава грузового транспорта, чел.;

• грузовых транспортных средств

где k_сез, k_с, k_нап - коэффициенты неравномерности соответственно сезонной, суточной и по направлениям;

h_ч - 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);

k_пол - 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 E_i^Э, Е_i - соответственно эквивалентный и действительный мо­дуль упругости г-го слоя конструкции одежды;

h_i, - толщина i-го слоя конструкции.

Расчет требуемого модуля упругости дорожной одежды:

где аиb- эмпирические коэффициенты, полученные в результате обработки экспериментальных материалов. Если

Е^Э_i+1 ≥ Е_Тр , (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:

τ_м ≤ τ_доп (2.11)

где активное напряжения сдвига определяется по аппроксими­рующим формулам или номограммам

где Hi - высота вышележащих слоев;

φi - угол внутреннего трения i-го слоя.

Допустимое сдвигающее напряжение в материале конструк­ции дорожной одежды τ_доп 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 Е_ср/Е_гр - отно­шение модулей упругости одежды и грунта, h/Д - отношение об­щей толщины одежды к расчетному диаметру штампа, по которым определяют максимальное активное напряжение сдвига τ_м. 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

σi ≤ Ri (2.13)

где σi - растягивающее напряжение при изгибе i-го слоя, опреде­ляемое по эмпирической формуле или номограмме;

Ri - 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.