12.2. Проектирование асфальтобетонного покрытия
Требуется запроектировать дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием на цементобетонном основании. Исходные данные примем из 12.1. Согласно методическим рекомендациям [1] срок службы дорожной одежды в этом случае принимаем 20 лет.
Назначаем материалы конструктивных слоев дорожной одежды:
- покрытие из двух слоев асфальтобетона, верхний слой из мелкозернистого асфальтобетона марки 1 на битуме БНД 60 / 90; Еа = 4500 МПа; Rd = 2,8 МПа (см. табл. 11); нижний слой из крупнозернистого пористого асфальтобетона на битуме БНД 60 / 90; Еа = 2800 МПа; Rd = 1,6 МПа;
- основание из бетона класса Вbtb 2,0, Ври 25; Е = 23 000 МПа (табл. П.3 и П.2);
- подстилающий слой из среднезернистого песка.
При перспективной интенсивности движения расчетной нагрузки по полосе на 20-й год по табл. 10 назначаем толщину слоя 18 см; верхний слой из асфальтобетона плотного – 6 см; нижний слой из пористого асфальтобетона – 12 см; основание из цементобетона –18 см.
По формуле (26) эквивалентная толщина слоя основания составляет
=27,43
см.
Упругая характеристика плиты эквивалентной толщины по (9) составит
=113,79
см.
По формуле (7) при Км = 1,0 и Кt = 1,0 определяем
=0,869
МПа.
Для III дорожно-климатической зоны по табл. П.6 находим Ап = =16,5.
По формуле (25) при угловой частоте суточных колебаний температуры ω = 0,26 рад/ч и коэффициенте температуропроводности асфальтобетона аtа = 0,002 м2/ч и цементобетона аt = 0,004 м2/ч определяем
=2,43
оС.
Напряжения от перепада температуры по толщине бетонного основания составят по (24)
=0,279
МПа.
Расчетная повторяемость приложения нагрузки за 20 лет по (4) составит
=
196 · 337,4 ·
= 2186665 циклов.
Коэффициент усталости бетонного основания (13) равен
Ку = 1,08 · 2186665-0,063 = 0,43.
Расчетное сопротивление при изгибе бетона основания по формуле (12) составит
=
2,0 · 1,2 · 0,43 = 1,03 МПа.
Фактический коэффициент прочности основания по формуле (23) составит
=
0,90<0,94.
Прочность основания не обеспечена, необходимо увеличить толщину основания или заменить класс бетона для основания. Предлагаем увеличить толщину основания до 20 см и произвести повторный расчет.
Эквивалентная толщина слоя основания будет равна
=
29,43 см.
Упругая характеристика плиты эквивалентной толщины по (9) составит
=
122,08 см.
Растягивающие напряжения при изгибе основания будут равны
=
0,78 МПа.
Параметр
=
2,58 оС.
Напряжения от перепада температуры по толщине бетонного основания составят
=
0,30 МПа.
Фактический коэффициент прочности основания
=
0,95 > 0,94.
Условие прочности для цеметобетонного основания выполняется.
Проверка толщины асфальтобетонного покрытия.
По формуле (30) определяем
=
=0,048 МПа.
Значение Куа определяем по графику П.2 при толщине дорожной одежды 80 см.
Произведение Куа Rd = 1,0 3,2 =3,2 МПа, что больше 0,048 МПа.
Условие прочности асфальтобетонного покрытия выполняется.
Принятая конструкция дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием приведена в табл. 17.
Таблица 17