دانلود مقاله مسیریابی

بخشی از مقاله

مسيريابي
مسيريابي جاده هاي خارج شهر بصورت مطالعه با استفاده از اطلاعات جمع آوري شده و عكس هاي هوايي و نقشه هاي توپوگرافي و بررسي در بيابان استوار مي باشد و به سه مرحله زير تقسيم مي گردد :
مرحله اول : شناسائي مقدماتي منطقه بين دو نقطه ( مبدأ و مقصد ) و تعيين مسيرهاي قابل اجرا و سپس انتخاب بهترين مسير نهايي .
مرحله دوم :‌ مطالعات بر روي مسير نهايي انتخاب شده و تهيه نقشه هاي اجرايي مربوطه .
مرحله سوم : پياده كردن ( ميخكوبي ) مسير قطعي بر روي زمين و اصلاحات لازم و برداشت نيمرخ طولي و عرضي .

مرحله اول ) شناسائي مقدماتي :
مطالعه و بررسي مقدماتي بوسيله افراد مجرب و با سابقه يكي از نكات مهم در شناسايي و انتخاب صحيح مسيرهاي قابل اجرا مي باشد . مسائل و پارامترهاي مختلفي در هنگام مطالعه و شناسايي مسير پيش خواهد آمد كه بعضي مواقع به اين مرحله جنبه هنري مي دهد و تكميل روش هاي فتوگرامتري تا حدودي حل پاره اي از اين مسائل و پارامترها را آسان كرده است .

در هر پروژه ، اولين قدم عبارتست از جمع آوري نقشه هاي موجود و به دست آوردن اطلاعات كافي در مورد تپوگرافي ، زمين شناسي ، آب و هوا و توزيع جمعيت كه از عوامل مهم مي باشند . در صورتي كه از عكسهاي هوايي استفاده مي شود عرض منطقه زير پوشش عكس بايد به اندازه 4/0تا 6/0 طول مسير باشد . معمولاً نقشه هايي كه در مسير يابي استفاده مي شوند ، در مقياس بالا 5000 : 1 تا مقياس پايين 2000 : 1 مي باشد كه نقشه ها با مقياس بالاتر براي مسيريابي اوليه استفاده مي شود . اگر راههاي بياباني با عوارض طبيعي بسيار ناچيز داشته باشيم از همان مقياس بالا هم مي توان در آن استفاده كرد . كه البته از مقياس 2000 : 1 براي طراحي نهايي استفاده مي شود . لازم بذكر است در اين پروژه هم مقياس نقشه 2000 : 1 مي باشد .

در مرحله شناسايي وظيفه مهندسين عبارت از انتخاب مسيرهاي قابل اجرا و تعيين مسير بر مبناي نقاط اجباري است . در بعضي مواقع وجود يك محل مناسب براي پل و يا فقط يك گردنه جهت عبور از كوهستان يكي از عوامل مهم كنترل مسير مي باشد . نقاط ديدني در طول مسير مانند آبشار ،‌ درياچه و ساير زيبايي هاي طبيعي و جذب كننده ، مراكز آثار باستاني و مراكز صنعتي تمام نقاطي هستند كه در وهله اول به نام نقاط اجباري درجه يك بر روي انتخاب مسير مؤثرند .
عواملي كه در وهله دوم به نام نقاط اجباري درجه دو برروي اتخاب مسير تأثير دارند عبارتند از مسيل ها ، گذرگاههاي كوهستاني ، مناطق باتلاقي ،‌ عوامل مؤثر در قيمت از قبيل نوع خاك ، تعداد و بزرگي ابنيه هاي فني موجود در طول مسير ، حجم عمليات خاكي شامل خاكبرداري و خاكريز براي تهيه مسير مطلوب و شيبهاي استاندارد ، هزينه نگهداري راه ، عبور مسير از منطقه آفتابي ،‌ هزينه ساختمان بهمن گير ،‌ هزينه جلوگيري از ريزش سنگهاي كوه و جلوگيري از خطر نقاط طغياني .

پس از انجام مطالعات مقدماتي شناسايي ، مسير هاي اجرايي هر كدام بصورت تئوري بين مبدأ و مقصد بر روي نقشه بصورت خط منكسر ترسيم مي گردند . ابتدا طول لازم با در نظر گرفتن شيب مجاز بين دو خط تراز از فرمول زير محاسبه مي گردد :

L : طول لازم با در نظر گرفتن شيب مجاز جهت عبور مسير از يك خط تراز به خط تراز مجاور .

: ارتفاع زياد خط تراز .
: ارتفاع كم خط تراز .
: درصد شيب انتخابي كوچكتر از شيب مجاز .
: درصد شيب مجاز .

دهانه پرگار را به اندازه طول با مقياس نقشه باز كرده و از نقطهA مبدأ بر روي خط تراز قوسي مي زنيم تا خط تراز بعدي را در دو نقطه B و C قطع كند . بنابر اين دو مسير AB و AC بدست مي آيد و آنرا كه به سمت مقصد حركت مي كند انتخاب كرده و ديگري را حذف مي كنيم و عمل را به همين صورت تا مقصد ادامه مي دهيم تا خط منكسر مسير تئوري حاصل گردد . سپس با بكار بردن قوس ها و قوس هاي اتصال در محل هاي لازم مسير واقعي تكميل مي گردد . از اين روش كه به روش پرگاري موسوم است بين مبدأ و مقصد گزينه ها و واريانت هاي متعددي ايجاد مي كند كه مشخصات كلي هر يك از واريانت هاي قابل اجرا و نتايج مطالعات بصورت گزارش تهيه مي گردد . در اين گزارش ها حداكثر شيب ،‌ خصوصيات كلي ترافيك مورد نظر (‌سبك يا سنگين ) ، شرايط حريم راه ، شرايط و وضع خاك موجود در مسير با در نظر گرفتن مزيت هاي آنها ، طول مسير ،‌ تعداد و اندازه ابنيه هاي فني در طول مسير ،‌ زيبايي مسير ،‌ اطلاعات مربوط به گردنه ها و گذرگاههاي كوهستاني ، شيب هاي تند و گذرگاه رودخانه ، تعداد قوس ها ، تعداد آبروها ، حجم عمليات خاكي و … ذكر مي گردد .

هر يك از مشخصات امتيازي دارد كه در هر گزينه (‌واريانت ) اين امتيازات با هم جمع مي گردد و طرحي كه بيشترين امتياز را داشته باشد به عنوان طرح اصلي انتخاب مي گردد .
در اين پروژه براي محاسبه L ( طول لازم براي عبور مسير از يك خط تراز به خط تراز مجاور با در نظر گرفتن شيب مجاز ) به طريق زير عمل شد :
5 % = شيب حداكثر مجاز ( راه عادي و غير كوهستاني )
2000 : 1 = مقياس نقشه توپوگرافي
m5/2 = اختلاف ارتفاع منحني هاي تراز اصلي
( در زمين طبيعي ) m20 = cm1 ( روي نقشه )
متر ( اختلاف ارتفاع )‌ متر ( در مسير )
5 100
5/2 x

( روي نقشه )‌ cm 5/2 = ( در مسير ) m50 = x
يعني دهانه پرگار مي بايست به اندازه 5/2 سانتي متر باز شود و اقدام به مسير يابي پرگاري شود .
در اين پروژه بخاطر كاهش حجم عمليات خاكي و جلوگيري از تلاقي تانژانت هاي قوس هاي افقي از يك نقطه اجباري در مسير استفاده شده است .
طرح ترافيكي مسير :

طراحي راه و يا قسمتي از راه بايد بر مبناي اطلاعات و آمار جامع از وضعيت ترافيك استوار باشد . طراحي راه بدون اطلاعات و آمار ترافيك درست مثل طراحي پلي است كه بدون در نظر گرفتن وزن و تعداد وسايط نقليه كه پل بايد تحمل آنها را بكند انجام گرفته باشد . اطلاعات و آمار مربوط به ترافيك معمولاً در شهر هاي پيشرفته و راههاي پر اهميت موجود است و در صورت فقدان آن بايد اين آمارها تهيه گردد ، آمارها شامل حجم ترافيك براي روزهاي سال و ساعت هاي روز و نوع وسائط نقليه و وزن آنها مي باشد . طراح با داشتن آمار سالهاي گذشته براحتي مي تواند رشد ترافيك را محاسبه كند و راه براينده طراحي گردد . حال در ابتدا به بيان معني و مفهوم چند تعريف مي پردازيم :

1- حجم ترافيك : عبارتست از تعداد وسائط نقليه ايكه از يك نقطه مشخص در يك زمان معين بگذرند ، البته اين زمان ممكن است به صورت سال ،‌ ماه ، روز و ساعت در نظر گرفته شود .

2- ميانگين ترافيك روزانه ADT : واحد اندازه گيري ترافيك در راه عبارت از ميانگين ترافيك روزانه در سال مي باشد و به ADT نمايش داده مي شود و آن عبارت از تعداد وسائط نقليه در سال تقسيم بر 365 روز و يا ميانگين حجم در روز مي باشد . ميانگين ترافيك روزانه جاري را براحتي با استفاده از دستگاه شمارش مداوم مي توان تعيين نمود . در بعضي از روزهاي سال مقدار ترافيك روزانه نسبت به روزهاي ديگر متغيرتر است و حتي در بعضي از راهها اين مقدار به دو برابر ميانگين ترافيك روزانه مي رسد . بنابر اين راهي كه بر مبناي ميانگين ترافيك روزانه طراحي مي شود در بعضي از روزهاي سال حجمي بيشتر از حجم طراحي بايد از خود عبور دهد .

3- حجم ترافيك در ساعت : كه آنرا با DHV نمايش مي دهند و مبناي طراحي قرار مي گيرد عبارتست از حجم ترافيك ساعت 30 ام سالهاي آينده كه مبناي طراحي قرار خواهد گرفت .

4- پيش بيني ترافيك : احداث راههاي جديد و يا توسعه قسمتي از راه نبايد بر مبناي حجم ترافيك حاضر طراحي گردد ، بلكه بايد بر مبناي حجم ترافيكي كه در طول عمرش توليد مي شود با صرف هزينه نگهداري مناسب در خود جاي دهد . به طور كلي فاكتور تعيين كننده عمر راه ،‌ عامل اقتصادي مي باشد . طبق توصيه مؤسسه استاندارد اشتو مبناي طراحي برابر با 20 سال در نظر گرفته مي شود . عوامل تعيين كننده وضع ترافيك در 20 سال آينده عبارتند از :
الف ) ترافيك موجود و جذب شده ب) رشد طبيعي ترافيك

ج )‌ ترافيك توليد شده در اثر احداث تأسيسات جديد د) توسعه ترافيك به لت توسعه زمينهاي مجاور راه
حال در انجام محاسبات ترافيكي پروژه مفروضاتي در نظر گرفته مي شود كه در ادامه به ذكر اين فرض ها مي پردازيم :
مفروضات بكار برده شده در انجام پروژه به شرح زير است :
1- دوره طرح 20 سال در نظر گرفته شده است .
2- ظرفيت عملي هر خط برابر 1800 ، است .

3- مجموع حجم حاضر ADT در دو جهت برابر با ADT 14000 در نظر گرفته شده است .
4- ميزان افزايش حجم در پايان دوره طرح ( 20 سال ) برابر با ADT 10000 در نظر گرفته شده است .
5- ميزان رشد طبيعي ترافيك برابر 45 درصد است .
6- ترافيك توليد شده برابر 25 درصد است .
لازم است توضيح داده شود كه ترافيك توليد شده مقدارش بين 5 تا 25 درصد متغير است عبارتست از افزايش ترافيك در را ه بخاطر وجود را ه جديد .
7- مقدار k (‌ضريب ساعت طراحي )‌ براي راههاي بيرون شهر برابر 15 درصد است .
8- مقدار ضريب توزيع جهتي D برابر با 55 درصد در نظر گرفته شده است .
9- نسبت حجم ترافيكي كاميونها در حجم كل برابر با 10 درصد كل ترافيك است .
10- بار ترافيكي كاميون معادل 3 سواري است .
در ادامه محاسبات به شرح زير است :
= توسعه ترافيك
45% = ميزان رشد طبيعي ترافيك
25%= ترافيك توليد شده
141% = رشد ترافيك : جمع
حال ميزان تردد در آينده را محاسبه مي كنيم .‌ ( 20 سال آينده )
10000 + 10000 * 1.41 = 24100 ADT
حجم طراحي در ساعت = ADT * K = 24100 * 15% = 3615 DHV
حجم طراحي در يك جهت = 3615 * 55% = 1988.25 DDHV
1988.25 * 10% = 198.825 وسايل سنگين
حجم ترافيكي وسايل نقليه سنگين معادل با سواري = 198.825 * 3 = 596.475
حجم وسايل نقليه سواري در هر جهت = 1988.25 - 198.825 + 596.475 = 2385.9

تعداد خطوط لازم در هر جهت
درنتيجه :
در هر جهت دو خط عبور لازم است . عرض هر خط 65/3 متر و عرض هر شانه خاكي 2 متر است . لازم به توضيح است منظور از محاسبات ترافيكي محاسبه تعداد خطوط لازم براي عبور وسايل نقليه و در نهايت محاسبه عرض مسير در طراحي راه و مقاطع مربوطه مي باشد .

طراحي روسازي راه
با توجه به مشخصات راه اصلي نشانه خدمت نهايي راه را برابر در نظر مي گيريم . حال اگر تعداد كل محورهاي ساده 2/8 تني هم ارز آمد و شد در سال اول را برابر 1500 و عمر مفيد روسازي برابر 20 سال و درصد افزايش آمد و شد ساليانه را برابر 3% در نظر بگيريم ، تعداد كل محور ساده 2/8 تني هم ارز آمد و شد در طول عمر مفيد روسازي از رابطه زير بدست مي آيد :

خاك بستر را از نوع رسي با CBR = 10 در نظر مي گيريم .
اما براي روسازي از :
مصالح مناسب براي زيراساس : مخلوط شن و ماسه اي با CBR = 20
مصالح مناسب براي اساس : سنگ شكسته با CBR = 80
و مصالح مناسب براي رويه : بتن آسفالتي با استقامت مارشال 850 كيلوگرم استفاده شده است .

الف )‌ با توجه به CBR = 10 و با استفاده از نموگرام شكل 9-5 كتاب روسازي راه نوشته دكتر امير محمد طباطبائي مقدار ضريب باربري خاك برابر 4 بدست مي آيد .
ب ) با استفاده از نموگرام شكل 9-6 براي S = 5.3 و R = 1 و عدد ضخامت برابر 5/4 بدست مي آيد .
ج ) با استفاده از نموگرام شكل 9-7 ضرايب قشر رويه آسفالتي برابر با لايه اساس سنگ شكسته برابر با و لايه زير اساس شن و ماسه اي برابر با بدست مي آيد .
حال اگر روسازي متشكل از يك لايه بتن آسفالتي ، يك لايه اساس سنگ شكسته و يك لايه زير اساس شن و ماسه اي در نظر گرفته شود با استفاده از رابطه 9-5 داريم :

حال بايستي مقادير و و طوري انتخاب شوند كه رابطه بالا برقرار باشد . يك طرح قابل قبول و انتخابي بصورت زير مي باشد :

حال به كنترل ضخامتها با استفاده از روش « ون تيل » مي پردازيم :
لايه CBR Si SNi
خاك بستر 10 5.3 4.5
زير اساس 20 6.7 3.2
اساس 80 2.6 9.15

حداقل ضخامت ها عبارتند از :



بطوريكه ملاحظه مي گردد چون مقادير حداقل ضخامت لايه ها كمتر از ضخامت هاي انتخابي هستند لذا طرح انتخابي قابل قبول است .

طراحي كالورت :
5 كيلومتر در عرض نقشه را بعنوان سطح هيدرولوژي در نظر گرفته و منحني هاي I.D.F ( شدت ، فركانس ، دما ) را بدست آورده و سپس ( بارندگي ) را بدست آورد . كه براي دوره هاي 25 تا 50 ساله استفاده مي شود . سپس دبي را از رابطه زير بدست مي آوريم :

در رابطه فوق :
عدد 78/2 ضريبي براي تبديل و معادل نمودن واحد ها مي باشد .
c ضريب نفوذ آب در خاك مي باشد كه برابر 4/0 در نظر گرفته شده است .
b ضريب وسعت حوزه كه برابر 1 مي باشد .
I شدت بارندگي در منطقه كه برابر در نظر گرفته شده است .
A وسعت حوزه مي باشد .

مي دانيم با مقياسهاي مختلف ، نقشه هاي توپوگرافي وجود دارد كه روي آنها ارتفاعات با منحني هاي ميزان ( به رنگ قهوه اي )‌ و رود خانه ها و آبراهه ها به رنگ آبي مشخص شده است . در واقع اين نقشه ها تصوير حوزه واقعي در طبيعت بر روي صفحه افق است . براي رسم حوزه آبريز ابتدا به كمك مشاهدات صحرايي نقطه خروجي را مشخص مي كنند (‌به كمك مختصات جغرافيايي )‌ . سپس مرز حوزه را چنان رسم مي كنند كه شبكه آبراهه اي داخل اين مرز قرار گيرد .
به كمك اين نقشه ها مي توان كوتاهترين ( ) و بلند ترين ( ) نقطه حوزه را بدست آورد كه كوتاهترين ارتفاع همان ارتفاع نقطه خروجي است كه آنرا با نيز نمايش مي دهند . در اين پروژه سطح حوزه برابر :
A = 606800 = 60.68 Hec
در نظر گرفته شده است .

نقطه خروجي آب نيز در پايين ترين ارتفاع در كيلومتراژ 8/260 + 2 معادل 55/894 متر مي باشد كه مي خواهيم كانالي بصورت نيم دايره اي با قطر 4/2 متر طراحي كنيم . باقي ارتفاع يعني عرض 54 سانتي متري را به ضخامت پل اختصاص مي دهيم .
اما بايستي مقطع انتخابي را كنترل كنيم . بگونه ايكه سرعت جريان آب حاصل از دبي باران و نزولات جوي عبوري از پل در بهترين حالت يعني بين 75/0 تا 1 متر بر ثانيه قرار گيرد .

سرعت طراحي در تلورانس مطلوب قرار گرفته است . لذا مقطع انتخابي مناسب مي باشد .

محاسبه دياگرام دور در قوس ها :
در قوس هاي افقي راننده در حركت احساس مي كند كه به طرف خارج از مسير رانده مي شود . در نتيجه سعي مي شود كه شيب عرضي را به گونه اي تغيير دهيم تا اتومبيل با ايمني و راحتي بيشتر در طول قوس حركت كند . شيب عرضي مسير در حالت معمولي حدود 2- تا 5/2- درصد است . هدف از ايجاد شيب عرضي هدايت آبهاي سطحي است .

وقتي داخل قوس هستيم در قسمت هاي مستقيم مسير ، شيب عرضي از قسمت محور راه ( تاج راه ) به طرف لبه داخلي و لبه خارجي راه است . بتدريج باند خارجي شيب عرضي آن به گونه اي تغيير مي كند تا در داخل قوس شيب عرضي يكسره داشته باشيم و مجدداً در قسمت مستقيم بعد از قوس در لبه هاي خارجي و داخلي است . به اين شيب عرضي يكسره در مسير دور گفته مي شود . هدف از استفاده از دور در قوسهاي افقي بالا بردن سرعت و ايمني در مسير است . حداكثر دور در جاده هاي اصلي حدود 5% در نظر مي گيريم و در جاده هاي كوهستاني حدود 7 الي 8 درصد است . در صورتي كه امكان لغزيدن در مسير وجود نداشته باشد ، در جاده هاي كوهستاني ميزان دور تا 12% هم قابل افزايش است .

در اين پروژه شيب عرضي مسير 5/2-% است لذا دوري كه براي مسير انتخاب كرديم 5/2 درصد است كه البته مي تواند مقادير بيشتر از آن هم باشد .
در اين پروژه تعداد دو قوس داريم . يك قوس ساده و يك قوس داراي اتصال كلوتوئيد .
براي پياده كردن قوس داراي اتصال كلوتوئيد ،‌ طول ناحيه انتقال دور در ابتدا و انتهاي قوس برابر با طول اتصال كلوتوئيد و در همان ناحيه در نظر گرفته شده است .
ولي در پياده كردن قوس ساده طول ناحيه انتقال دور از فرمولي كه در ذيل به طور مشروح به آن اشاره شده بدست آمده است كه ميزان ناحيه انتقال در خارج از قوس و آن در داخل قوس در نظر گرفته شده است . ( هم در ابتدا و هم در انتهاي قوس )

طول ناحيه اتصال
طول ناحيه اتصال كلوتوئيد
حال به محاسبه طول ناحيه انتقال و رسم دياگرام دور مي پردازيم .
الف ) قوس داراي اتصال كلوتوئيد :
از قبل داريم :
a : ص 199 كتاب دكتر بهبهاني قسمت
( روش استاندارد وزارت راه و ترابري )
b ص 199 كتاب دكتر بهبهايي قسمت :
w : عرضي از مسير كه دوران مي كند .
i : شيب عرضي عادي مسير در قسمت مستقيم مسير ( به صورت قدر مطلق )
d : مقدار دور ويا ( e )
g : شتاب جاذبه زمين
R يا Rc : شعاع قوس دايره اي

از طرفي معمولاً هميشه داريم :
از طرفي داريم :

ب ) قوس ساده :
در قوس ساده هم از چهار رابطه ص 199 قسمت هاي a و b كتاب دكتر بهبهاني استفاده مي گردد . با اين تفاوت كه نيازي به كنترل رابطه پارامتر كلوتوئيد ديگر نيست .
انتخاب
محاسبات دور و جداول آن :
دور قوس افقي اول كلوتوئيد ( راست گرد )

شروع دور :
تكميل دور :
تقليل دور :
اتمام دور :
دور قوس افقي دوم ( راست گرد )

شروع دور :
تكميل دور :
تقليل دور :
اتمام دور :
دور قوس افقي سوم كلوتوئيد ( راست گرد )

شروع دور :
تكميل دور :
تقليل دور :
اتمام دور :

دور قوس افقي چهارم ( راست گرد )

شروع دور :
تكميل دور :
تقليل دور :
اتمام دور :
قوس هاي افقي :
قوسهاي افقي ، قوسهاي دايره اي در پلان راه مي باشند . اين قوسها باعث تغيير جهت در مسير مي شوند . اما قوسهاي افقي به دو دسته تقسيم سي شوند :

1 ) قوسهاي افقي ساده :
اين قوسها در واقع برشي از دايره اي با شعاع R مي باشند كه با توجه به زاويه قوس انتخاب مي شوند . زاويه داخلي قوس برابر زاويه خارجي مسير هاي متقاطع مي باشد .
اما براي تعيين شعاع قوس دايره اي بايستي ابتدا سرعت طرح را داشته باشيم كه برابر 80 مي باشد . سپس با توجه به اين سرعت و نيز جدول 10-1 كتاب طرح هندسبي راه دكتر بهبهاني ضريب اصطكاك جانبي را به ازاء سرعت ( V+10 ) انتخاب مي كنيم .

حال طبق فرمول داريم :

حداكثر دور در طراحي مسير برابر 5 درصد انتخاب شده است . البته با توجه به نوع راه و توصيه مؤسسه استاندارد اشتو براي مناطق متمايل رو به سردي مي توان دور را حداكثر تا 8 درصد ونيز بر اساس B.C.D.M تا 7 درصد نيز در نظر گرفت .

قوسهاي دوم و چهارم افقي ساده در نظر گرفته شده است .
;


بنابر محاسبات انجام شده :
قوس شماره 2 : SC : 1 + 225 ; CS : 1 + 597
قوس شماره 4 : SC : 2 + 421 ; CS : 2 + 630
2) قوسهاي افقي تدريجي ( كلوتوئيدي ) :
در قوسهاي افقي كه به منظور تغيير جهت استفاده مي شد برخي موارد در هنگام رانندگي زمانيكه اتومبيل از مسير مستقيم وارد قوس مي شود حالت ناراحت كننده اي براي سرنشينان بوجود مي آورد . اين احساس بعلت اينستكه اتومبيل به يكباره از قوسي با شعاع بي نهايت ( مسير مستقيم )‌وارد قوسي با شعاع R مي شود .
لذا زمانيكه شعاع R كمتر از 1500 متر باشد از قوس كلوتوئيدي استفاده مي شود .
ا