14. Методика оптимизации конструкции д.О

Задачей расчета по упругому прогибу является подбор толщины дорожной одежды таким образом, чтобы обеспечить условие (1.10.1) при минимальной стоимости конструкции.

Могут использоваться различные подходы оптимизации. Наиболее простым является способ приведенный ниже. Однако следует иметь в виду, что оптимизация только одному критерию не является точной. Поэтому в настоящее время оптимизацию толщины слоев производят по всем критериям прочности.

В курсовом проекте достаточно рассмотреть оптимизацию только по одному критерию. Оптимизацию выполняют по следующей методике.

1. Выбранные для устройства конструктивных слоев материалы (см. раздел 1.7.4) размещаются в конструктивных слоях дорожной одежды (рис.1.10.1).

Рис. 1.10.1- Схема конструкции дорожной одежды

На рисунке 1.10.1 представлена в общем виде конструкция дорожной одежды, состоящая из двухслойного покрытия (h₁+h₂), верхнего основания h₃, нижнего слоя основания h₄ и дренирующего слоя h₅. Модули упругости материалов слоев дорожной одежды соответственно Е₁, Е₂, Е₃, Е₄ и Е₅, грунта рабочего слоя Е_гр. Требуемый общий модуль упругости Е_общ всей дорожной конструкции (дорожная одежда и рабочий слой) вычисляют по формуле (1.10.5).

2. Назначается общая толщина слоев покрытия. Обычно на первой стадии ее принимают минимальной.

3. Определяется требуемый общий модуль упругости на поверхности основания Еобщ¹¹ (рис. 1.10.1), пользуясь номограммой, представленной на рисунке 1.7.8. Для этого рассматривается двухслойная система: верхний слой покрытия толщиной h₁ с модулем упругости Е₁ расположен на полупространстве с модулем упругости Е¹_общ (рис.1.10.2,а). Вычисляются соотношения:

Е_общ/ Е₁=f ; h₁/Д=n₁,

где Д- диметр отпечатка колеса расчетного автомобиля на

покрытии.

Для этой системы вычисляют соотношения

Е_гр/Е₅=m₃ , h₅/Д=n₃.

С помощью номограммы (рис.1.7.8 )по схеме, представленной на рис.1.10.3в, определяют значение f₃= Е¹¹¹¹_общ/E₅. Общий модуль упругости на поверхности дренирующего слоя равен

Е¹¹¹¹_общ=f Е_5.

6. Вычисляется требуемая толщина нижнего слоя основания h₄. Для этого рассматривается двухслойная система, представленная на рис. 1.10.3б, и вычисляются соотношения:

Е¹¹¹¹_общ/Е₄=m₄, Е¹¹¹_общ/Е₄= f₄

С помощью номограммы (рис. 1.7.8) определяют по схеме, представленной на рисунке 1.10.3в, величину n₄=h₄/Д .

Толщина основания равна h₄= n₄Д.

Необходимо, чтобы толщина основания была не менее минимальной.

1. Вычисляется стоимость 100 погонных метров длины дренирующего слоя h₅ и нижнего слоя основания h₄ и общая их стоимость С₀₁.

С₅=S₅h₅B₅, C₄= S₄h₄b₄, С₀₁=С₅+С_4,

где S₄, S₃- стоимость 1м³ материала дренирующего слоя и основания

(руб/м³);

h₅, h₄- толщина дренирующего слоя и основания, м;

B₅, b₄- ширина дренирующего слоя и основания.

7. Если толщина основания h₃ и h₄ больше минимального значения, то увеличивают толщину дренирующего слоя h₅, вычисляют аналогично пункту 6 общий модуль упругости на поверхности дренирующего слоя и толщину основания согласно пункту 5. Далее определяют стоимость 100 пм дренирующего слоя и основания. Если общая стоимость увеличилась, то увеличение толщины слоя h₅ нецелесообразно по экономическим соображениям. Если общая стоимость основания и дренирующего слоя уменьшилась, то целесообразно увеличивать толщину дренирующего слоя.