- •И.А. Гладышева, т.В. Самодурова, о.В. Гладышева, о.А. Волокитина
- •1. Основные сведениея о жестких дорожных одеждах
- •1.1. Общие положения
- •1.2. Конструктивные слои жесткой дорожной одежды
- •Минимальная рекомендуемая толщина покрытия
- •1.3. Продольные и поперечные швы
- •1.4. Штыревые соединения и армирование покрытий
- •1.5. Требования к жесткой дорожной одежде с цементобетонным
- •1.6. Основные принципы и задачи конструирования
- •1.7. Типовые конструкции дорожных одежд с цементобетонным
- •2. Расчетные нагрузки, характеристики материалов
- •2.1. Расчетные нагрузки и интенсивность движения
- •Параметры расчетной нагрузки
- •Перспективную интенсивность движения на последний год срока службы дорожной одежды определяют по формуле
- •Суммарный коэффициент приведения Sm.Сум
- •Значение коэффициента kп в зависимости от категории дороги
- •2.2. Нормативные и расчетные характеристики цементобетона
- •Рекомендуемые минимальные классы прочности цементобетона
- •Значения начального модуля упругости цементобетона
- •Расчетный модуль упругости бетонного покрытия в зоне швов покрытия
- •Марка бетона по морозостойкости
- •2.3. Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов
- •Механические характеристики теплоизоляционных слоев
- •2.4. Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя
- •Среднее многолетнее значение относительной влажности грунта
- •Поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин
- •Коэффициент нормированного отклонения
- •3. Расчет жеской дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием
- •3.1. Напряжения, возникающие в плите под действием внешней
- •По классификации профессора м.И. Горбунова-Посадова в зависимости от величины показателя s плиты, лежащие на упругом основании, могут быть разделены по жесткости на три категории:
- •3.2. Температурные напряжения
- •3.3. Расчет основания
- •3.4. Расчет толщины плиты
- •3.5. Проверочный расчет продольной устойчивости покрытия
- •4. Проверка конструкции дорожной одежды
- •Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании
- •Группы грунтов по степени пучинистости
- •Допускаемая величина морозного пучения
- •Значения коэффициента Кпл для грунта рабочего слоя
- •Значение коэффициента Кгр
- •Значение коэффициента Квл
- •Значение коэффициента Кувл при 1-ой схеме увлажнения
- •Значение коэффициента Спуч
- •Значение коэффициента Ср
- •Значения показателя Спуч при расчете толщины теплоизолирующего слоя
- •5. Жесткая дорожная одежда с цементобетонным
- •5.1. Конструктивные особенности жесткой дорожной одежды
- •5.2. Требование к жесткой дорожной одежде с цементобетонным
- •5.3. Конструирование жесткой дорожной одежды с цементобетонным
- •Минимальные значения толщины слоя асфальтобетона и цементобетона
- •Расчетные значения модуля упругости асфальтобетона при расчете на длительную нагрузку
- •Конструктивные слои из черного щебня
- •5.4. Расчет толщины цементобетонного основания
- •5.5. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия
- •6. Жесткая дорожная одежда со сборным покрытием
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Конструирование дорожной одежды со сборным покрытием
- •6.3. Требования к дорожной одежде со сборным покрытием
- •7. Непрерывно армированные цементобетонные покрытия и основания
- •7.1. Конструкции непрерывно армированных цементобетонных
- •7.2. Требования к материалам
- •7.3. Общие положения расчета непрерывно армированных покрытий
- •7.4. Расчет покрытий на воздействие объемных изменений материала
- •7.5. Расчет покрытий на воздействие автомобильных нагрузок
- •7.6. Конструктивные особенности непрерывно армированных оснований
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Пример расчета жесткой дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием
- •1. Задание для проектирования
- •2. Определение расчетной нагрузки и интенсивности движения
- •3. Конструирование дорожной одежды Предварительно принимаем следующую конструкцию дорожной одежды:
- •4. Определение расчетных характеристик материалов и грунта
- •5. Определение общего модуля упругости основания
- •6. Расчет основания по условию сдвигоустойчивости
- •7. Расчет толщины плиты
- •8. Определение расстояние между швами сжатия (длины плит)
- •9. Определение расстояния между швами расширения
- •Приложение 2 Пример расчета дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и цементобетонным основанием
- •1. Задание для проектирования
- •2. Определение расчетной нагрузки и интенсивности движения.
- •3. Конструирование дорожной одежды
- •4. Определение расчетных характеристик материалов и грунта
- •5. Определение общего модуля упругости грунта и дополнительного слоя
- •6. Расчет основания по условию сдвигоустойчивости
- •7. Проверка расчетом толщины цементобетонного основания
- •8. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия
- •Дорожно-климатическое районирование
- •Теплофизические характеристики дорожно-строительных материалов
- •Для студентов, обучающихся по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы» направления подготовки 653600 «Транспортное строительство»
По классификации профессора м.И. Горбунова-Посадова в зависимости от величины показателя s плиты, лежащие на упругом основании, могут быть разделены по жесткости на три категории:
1) при S <0,5 плиту считают абсолютно жесткой, то есть под воздействием нагрузки все ее точки оседают на одинаковую величину и реакция основания распределяется как под жестким штампом;
2) при 0,5 ≤ S ≤10 их относят к категории плит, имеющих конечную жесткость;
3) при S >10 плиты относят к бесконечным в плане (гибким), то есть к таким, у которых нагрузка по периметру и способы закрепления краев не влияют на величину изгибающих моментов, реакции основания и прогибы в средней части.
Цементобетонные и железобетонные покрытия относят к бесконечным в плане. В случае приложения нагрузки в средней части плиты для расчета могут быть применены теоретические решения, найденные для бесконечной плиты на упругом основании.
При действии на плиту сосредоточенной силы или нагрузки, равномерно распределенной по круглой площадке, в плите возникают радиальные и кольцевые (тангенциальные) моменты, величина которых зависит от величины нагрузки и жесткости плиты, характеризуемой параметром жесткости a:
(3.2)
где h – толщина бетонной плиты, см; Е0 и μ0 – модуль упругости и коэффициент Пуассона основания; Еб и μб – то же бетона.
От действия внешней нагрузки в плитах возникают напряжения растяжения при изгибе, которые определяются по формуле
, (3.3)
где Ми – изгибающий момент для полосы шириной равной единице, определяемый по формуле Горбунова-Посадова:
, (3.4)
где Kн – коэффициент нарастания прочности бетона во времени (Kн =1,4); Pp –расчетная нагрузка на колесо с учетом динамического воздействия, МПа; R – радиус отпечатка колеса, см; lу – упругая характеристика плиты, характеризующая ее жесткость, см.
3.2. Температурные напряжения
Температурные напряжения (σТ) возникают в жестких дорожных одеждах:
- от сопротивления трения плиты по поверхности основания при изменении ее длины в результате нагревания или охлаждения;
- при неравномерном нагревании плит по толщине, когда они не могут свободно коробиться из-за взаимной заклинки и противодействия собственного веса.
Неравномерное распределение температуры по толщине бетонной плиты возникает при нагреве ее поверхности солнечными лучами и при охлаждении ночью. Разница температур верхней и нижней поверхностей плиты может достигать 15-20˚. Более нагретая из поверхностей испытывает большее удлинение, в результате чего плита коробится, образуя выпуклую криволинейную поверхность, а при охлаждении - образует вогнутую поверхность с приподнятыми краями.
Максимальные температурные напряжения на подошве края середины плиты у обочины для июля равны:
, (3.5)
где α – коэффициент линейного расширения бетона (для бетона на гранитном щебне α = 8·10-6 оС, на известняковом щебне α = 6·10-6 оС); Еб – модуль упругости бетона, МПа; ΔТ – линейный перепад температуры между поверхностью и подошвой плиты (ΔТ = 0,5h в умеренном климате, ΔТ = 0,75h в континентальном); Сx- коэффициент коробления плиты.
При понижении средней температуры бетонной плиты происходит уменьшение ее длины, сопровождающееся смещением концов плиты к середине, а при повышении температуры – расширение от середины. В обоих случаях перемещения средней части плиты практически равны нулю. Поэтому при определении температурных напряжений в плите от сжатия или расширения считают, что центр плиты остается неподвижным, а края свободно перемещаются на величину ∆L = βTL/2 (β - коэффициент температурного удлинения, T – изменение средней температуры плиты).
Конструктивные мероприятия по уменьшению температурных напряжений сводятся к ограничению размера плиты до значений, при которых эти напряжения невелики, и к снижению трения плиты по основанию. Схема для определения длины плиты приведена на рис. 3.2.
а)
б)
в)
Рис.3.2. Схема к определению длины плиты:
а) возникновение трения по подошве плиты; б) эпюра сопротивления грунта сдвигу
по длине плиты; в) изменение сопротивления сдвигу по мере нарастания деформации
Для возможности перемещения плиты необходимо преодолеть сопротивление по поверхности контакта плиты с грунтом. Сопротивление сдвигу возрастает от центра плиты по параболическому закону. Принимается, что по концам плиты сопротивление основания сдвигу достигает предельно возможного значения, рассчитываемого по формуле
(3.6)
где p – давление плиты на грунт, равное h·γ, МПа ( γ – удельный вес плиты, H/м3; h – толщина плиты, м) ; φ – угол внутреннего трения грунта; С – сцепление грунта, МПа.
Значения угла внутреннего трения φ и сцепления С следует принимать применительно к маловлажному состоянию грунта [4, 16].
Среднее значение сопротивления по площади соприкасания с основанием
(3.7)
Суммарное сопротивление основания сдвигу плиты
(3.8)
где B – ширина плиты, м; L – длина плиты, м.