2.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НЕЖЕСТКОЙ ДОРОЖНОЙ

2.1.Расчёт нежёсткой дорожной одежды капитального типа

2.1.1. Исходные данные

Требуется запроектировать нежёсткую дорожную одежду со следующими исходными данными:

−автомобильная дорога категории III в Кемеровской области;

−III дорожно-климатическая зона;

−значение перспективной интенсивности движения на 20-й год срока службы N20=4300 авт./сут;

−приращение интенсивности движения q= 0,05;

−состав потока: легковые − 46%; автобусыИ−3%; грузовые: до 2 тсти− тД -

климатической зоной по приказу Минтранса РФ от 1 ноября 2007 г. [3, прил. 3, табл. 1] назначаем данные (табл. 2.1).

Принимаем срок службы для капитального типа дорожной одежды Тсл = 12 лет. В соответствии с СП [2] и ОДН [1] принимаем нагрузку типа А2, значение нагрузки Q = 115 кН; p =0,6 МПа.

2.1.2.Расчёт интенсивности движения, приведенной

красчетной нагрузке

Интенсивность автомобилей на t-й срок определяется по формуле

где N0 − интенсивность на начало эксплуатации дороги, авт/ сут; q − прирост интенсивности.

54

Величину Np приведенной интенсивности на последний год службы определяют по формуле

деление движения по ним (см. табл. 1.7) [1, табл. 3.2,]; п − общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока; Nm − число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки; Sт, сум − суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке Qpacч (см. табл. 1.8).

В соответствии с составом транспортного потока определяем приведенную к расчетному грузовому автомобилю интенсивность движения на 12 лет срока службы покрытия (табл. 2.2).

Таблица 2.2. Расчёт приведенной к грузовому автомобилю

интенсивности движения на заданный срок службы

движения на последний год службы (в обоих направлениях), aвт./сут; Трдг − расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (см. табл. 1.10); kn − коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного дви-

55

жения от среднего ожидаемого (см. табл. 1.9); Кс − коэффициент суммирования [см. формулу(1.6) или табл. 1.11],

минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа; упртр − требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого

параметр для расчетной нагрузки на ось, с = 3,25.

Еmin = 98,65 ∙ [lg(1848064,7) − 3,25] = 296,93 МПа. Еобщ = 296,93 ∙ 1,1 = 326,62 МПа.

Независимо от результата, полученного по формуле (2.5), требуемый модуль упругости должен быть не менее указанного в табл. 1.29.

Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя:

56

где таб − среднее многолетнее значение относительной (доли от границы текучести) влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СП [2] по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.) и при суммарной толщине одежды до 0,75м в зависимости от дорожно-климатических зоны и под зоны, схемы увлажнения земляного полотна, типа грунта (см. табл.

1.12]);∆ − поправка на особенности рельефа территории (см. табл.

3) характеристики на растяжение при изгибе берём по табл. 1.22. Все остальные материалы слоев основания (несущие и дополни-

тельные) принимаем по табл. 1.22 −1.28. Расчетные значения модулей упругости грунтов назначаем по табл. 1.16 −1.18 при значениях

Wp = 0,67 и ΣNp = 1848064,7;

5) расчетные значения сдвиговых характеристик песков и песчаных слоев в зависимости от расчетного числа приложения расчетной нагрузки принимаем по табл. 1.17 и 1.18: φст= 31 ºС; сст=0,003 МПа;

φд= 22 ºС; сд = 0,003 МПа.

На основе полученных данных формируем табл. 2.3 расчетных показателей варианта конструкции дорожной одежды.

57

ние н = 0,060 МПа, р = 0,6 МПа − расчетное давление колеса на покрытие.

СТ = 0,6 ∙ 0,06 = 0,036 МПа.

Активное предельное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле

где Кд − коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе «несущее основание − песчаный слой (или песчаный грунт)» разделяющей геотекстильной прослойки kд в данном случае следует принимать равным 4,0 для песка средней крупности; сw − сцепление в грунте земляного полотна (или в

61

промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки (см. табл. 2.3), МПа; zon − глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, 69 см (сумма всех слоёв); γcp − средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, принимаем γcp = 0,002 кг/см3; φст − расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град (см. табл. 2.3).

Тпр = 2 (0,003 + 0,1 ∙ 0,002 ∙ 38 ∙ 0,60) =0,015 МПа.

Проверяем условие

Рис. 2.2. Расчетная схема по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта при изменении толщины дополнительного слоя

62

Активное предельное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего

слоя:

Тпр = 2 (0,003 + 0,1 ∙ 0,002 ∙ 0,60) = 0,023 МПа.

Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе. В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими, и др.) напряжения, возникающие при прогибе под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы вызывать образование трещин от усталостного разрушения. Это возможно при условии

стояния покрыт я конструкцби под спаренным баллоном, Кв = 0,85 (при

расчете подСоднобаллонноеиколесо Кв = 1,00); р − расчетное давление (см. табл. 1.4); ̄− растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, значение находим по номограмме (см. рис. 1.12).

Для этого в соответствии с рис. 2.3 записываем отношение

определим значение растягивающего на-

пряжения при изгибе.

63

Рис. 2.3. Расчетная схема конструкции на сопротивлениеИ монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Значение средневзвешенного значения модуля упругости монолитного покрытия, состоящего из трех слоев покрытия, рассчитывается

жения:

= 1,59∙0,6∙1 = 0,95МПа.

Далее определяем прочность материала монолитного слоя на многократное растяжение при изгибе

= ∙ ∙ 1− ∙ , (2.17)

где Rо − нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе для расчетной низкой весенней температуры при однократном приложении нагрузки, принимаем по табл. 1.22; k1 − коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталост-

64

ных явлений при многократном приложении нагрузки; k2 − то же, под воздействием погодно-климатических факторов; − коэффициент вариации прочности на растяжение (табл. 1.31); t − коэффициент нормативного отклонения (см. табл. 1.16).

= = (2.16)

∑

где ΣNp − расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (1.5) с учетом числа расчетных суток за срок службы (см. табл. 1.10); m − показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (см. табл. 1.22); α − коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной на-

Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость. Конст-

рукцию считают морозоустойчивой при условиях (1.17) и (1.18). Производим проверку назначенной конструкции дорожной одежды капитального типа. Общая толщина слоев конструкции 69 см.

lпуч = 6,2 ∙ 0,43 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,1 = 3,13 см. 3,13 ≤ 4,0 => условие выполнено.

65