7. Расчет дорожной одежды нежесткого типа на упругий прогиб

(см. ТКП 45-3.03-112-2008 – номограммы, Е_гр – с. 41-44)

Упругий прогиб дорожной одежды, являясь показателем жёсткости, характеризует также прочность одежды, которую можно оценить, сопоставляя фактический модуль упругости с требуемым модулем Етр (МПа).

Прочность дорожной одежды по критерию упругого прогиба обеспечена при условии Еобщ ≥ Кпр · Е тр, (*)

где Еобщ – общий модуль упругости дорожной одежды, Па;

Кпр – коэф-т прочности, принимаемый по таблице в зависимости от типа покрытия и д.о.

При расчете толщины дор. одежды теоретическое значения модуля упругости намечаемой конструкции дор. одежды определяют по монограммам составленным на основе решения по напряжениям и деформациях в двухслойной системе. Они связывают значение модулей верхнего и нижнего слоев, относительную толщину слоя h/D и общий модуль упругости на поверхности двухслойной системы, а затем находят Eоб.

h_i – толщина i-го конструктивного слоя, см, назначается для каждого слоя в отдельности в зависимости от материала слоя; D – диаметр отпечатка колеса, D = 37 см.

1.Определяем Е_тр: 1) рассчитываем расч. интенс-ть движения на перспективу N_p=N₀·(1+0,01·ρ)^t-1,

где N₀ – исходная интенс-ть в год ввода а.д. в эксплуатацию, авт/сут;

ρ – ежегодный прирост интенс-ти движения, %;

t – срок службы а.д. до капитального ремонта.

2)по графику в зависимости от вида расчетной нагрузки гр. А (усилие от оси авто = 10⁵Н) или гр. Б (0,6·10⁵Н) и N_p определяем Е_тр (при необходимости его корректируют)

3)проверяем соблюдение условия (*)

2.По отношениям Е_гр/Е₄ (Е₄ находим по таблице для соответствующего грунта, Е_гр находим по таблице в зависимости от величины расч. влажности W_р= W·(1+t·ν_w), где W – средняя влажность, зависит от дор-климатической зоны и подзоны, типа местности по увлажнению, вида грунта) и h/D по номограмме для определения Е_общ находим отношение Еоб″′/Е₄ → Еоб″′ и т.д.: послойный расчёт конструкции производят снизу вверх, начиная с подстилающего одежду грунта.

1. h4/D; Eгр/Е4; Еоб″′/Е4; Еоб″′

2. h3/D; Еоб″′/Е3; Еоб″/Е3; Еоб″

3. h2/D; Еоб″/Е2; Еоб′/Е2; Еоб′

4. h1/D; Еоб′/Е1; Еоб/Е1; Еоб

3.Определяем Еоб верхнего слоя, сравниваем его с Еобщ, найденным по ф-ле (*), они д.б. ≈.

При больших расхождениях необходимо принять другие толщины слоев дорожной одежды и расчет повторить.

7. Расчет дорожной одежды нежесткого типа на сдвиг в слоях дорожной одежды

(см. ТКП 45-3.03-112-2008 – номограммы, Е_гр, φ_гр – с. 41-44)

1.Прочность дорожной одежды по сдвигу обеспечена при условии:

Т≤Тдоп/Кпр, (*)

где Т – активное напряжение сдвига, Па; Тдоп – допустимое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте или материале, Па ;

Кпр – коэффициент прочности, принимаемый по таблице в зависимости от типа покрытия и д.о.

Активное напряжение сдвига в грунте и слоях малосвязных материалов (песчаный, гравийный материал) зависит от активных напряжений сдвига от временной нагрузки τам и от веса вышележащих слоев τав. Оно рассчитывается по формуле:

Т = τам + τав

2.В процессе расчета многослойную конструкцию, лежащую выше слоя, в котором определяют напряжение сдвига, заменяют однослойной и вычисляют средний модуль упругости

Eср = ∑Ei ·hi / ∑ hi,

где Eср – средний модуль упругости, Па ;

hi – толщина i-го слоя

Наихудшие условия работы грунта на сдвиг имеют место при больших положительных температурах покрытия, наблюдаемые в расчетный период весной.

После приведения многослойной конструкции к двухслойной модели, вычисляют τам от временной нагрузки по номограмме, связывающей относительную толщину д.о. ∑ hi/Di (верхняя горизонтальная шкала), отношение модулей упругости верхнего и нижнего слоев Е_ср/Е_гр=Е₁/Е₂ (кривые по номограмме), угол внутреннего трения грунта φ_гр (лучи по номограмме) и максимальное активное напряжение сдвига τам от единичной нагрузки в нижнем слое (нижняя горизонтальная шкала).

Активное напряжение сдвига τав от веса д.о. находится по номограмме в зависимости от ∑ hi и углу внутреннего трения φ.

3.Вычисляют активное напряжение сдвига Т = τам + τав.

4.Рассчитывают допустимое напряжение сдвига в грунте:

Tдоп = C·K₁·K₂·K₃,

где C – сцепление в грунте активной зоны земляного полотна в расчетный период, Па;

K₁ – коэффициент, учитывающий снижение сопротивления в грунте сдвигу под воздействием подвижных нагрузок;

K₂ – коэффициент запаса на неоднородность условий работы д.о., связанную с возд-вием природных, технологических и др. причин;

K₃ – коэфф-т, учитывающий особенности работы грунта, обусловленные увеличением фактического сцепления за счет зацепления частиц.

5.Проверяют обеспечение условия (*).

Кпр =Тдоп /Т,

Если условие не обеспечено, возможны следующие решения: - увеличение толщины одного или нескольких вышележ-х слоев; - замена материала слоев более жестким материалом, имеющим более высокий модуль упругости; - укрепление грунта.