- •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»
3.5. Проверочный расчет продольной устойчивости покрытия
Под продольной устойчивостью цементобетонного покрытия понимают способность сохранять эксплуатационную ровность покрытия при высоких температурных напряжениях сжатия, возникающих при нагреве летом. Превышение допустимых температурных напряжений сжатия tдоп приводит к подъему (короблению) плит. Величина критических температурных напряжений зависит от толщины плит, вида основания и температуры воздуха во время бетонирования.
Для обеспечения продольной устойчивости устраивают швы расширения.
Необходимость устройства швов расширения определяется исходя из допустимых напряжений сжатия tдоп, которые для оценочных расчетов можно принимать равными
(3.26)
где h – толщина плиты, м; At =19 МПа/м.
Швы расширения устраивают, если допустимые напряжения сжатия будут меньше фактических, то есть выполняется условие
tдоп <tф. (3.27)
Фактические напряжения рассчитываются по формуле
(3.28)
где α – коэффициент линейной деформации бетона, 1/˚С, α =0,00001 1/˚С; Еб – модуль упругости бетона, МПа; Tmax, Tисх – максимальная и исходная температура бетона в середине по толщине плиты, ˚С, определяемая по табл. 3.2.
Таблица 3.2
Значения максимальной и исходной температуры бетона
в середине по толщине плиты
Географическая широта местности, град. сев. широты |
Исходная температура бетона Tисх,˚С, при укладке |
Максимальная расчетная температура бетона на глубине 10 см, Tmax,˚С |
|
в апреле |
в мае |
||
56 (г. Москва) |
18,0 |
32,5 |
48,0 |
53 (г. Самара) |
19,5 |
39,0 |
48,5 |
52 (г. Воронеж) |
21,0 |
40,5 |
49,7 |
49 (г. Волгоград) |
25,5 |
45,0 |
53,0 |
Расстояние между швами расширения Lрасш определяют по формуле
(3.29)
где δ/пр – деформация сжатия прокладки шва расширения, м; σ/пр – обжатие шва расширения (для деревянных прокладок мягких пород σ/пр =2 МПа); hпр – высота прокладки, м; σфt – фактическое напряжение, МПа.
Деформация сжатия прокладки шва расширения вычисляется по формуле
(3.30)
где Bпр – ширина прокладки, м; Епр – модуль упругости прокладки (для деревянных прокладок Епр = 8 МПа).
Высота прокладки рассчитывается как
(3.31)
Диаметр штырей в швах dшт вычисляют по формуле
(3.32)
где Pшт – часть расчетной нагрузки, воспринимаемой штыревым соединением; Ad – коэффициент длины зоны обжатия бетона в месте входа в него штыря (для швов сжатия Ad = 3; для швов расширения Ad = 1,5); Rи – средняя прочность бетона на сжатие, МПа; n – количество штырей на полосе наката; Kd – коэффициент запаса, равный 0,75.
Часть расчетной нагрузки, воспринимаемой штыревым соединением, рассчитывается по формуле
(3.33)
где wшт – податливость штырей при нагружении, мм (для швов сжатия wшт =1,5 мм; для швов расширения wшт =2,0 мм); wпп – расчетный прогиб плиты от действия нагрузки, мм ( для песчаного и щебеночного основания wпп = 5,0 мм; для цементогрунтового wпп = 3,0 мм).
Длина штырей составляет 20dшт плюс допуск, равный 5,0 см, плюс прибавка на установку температурного колпачка (5,0 см) и на ширину шва (3,0 см для швов расширения).
Диаметр штырей в продольных швах определяется из требуемой площади поперечного сечения арматуры:
(3.34)
где f – коэффициент трения-сцепления плиты с основанием (f = 1,5); i – поперечный уклон (i=0,05); Rs - расчетное сопротивление арматуры по [10].
Длина гладких штырей в продольных швах равна 40dшт+5,0 см, из стержней периодического профиля – 35dшт+5,0 см, при диаметре шпилек для крепления штырей 8-10 мм и при надежной приварке их к штырям – 22dшт+5,0 см.
Вопросы для самопроверки
1. Какие расчетные схемы действия подвижной нагрузки применяются при проектировании жестких дорожных одежд с монолитным покрытием?
2. В каких случаях используется каждая из расчетных схем?
3. От каких факторов зависят температурные напряжения в жестких дорожных одеждах?
4. Что такое общий модуль упругости основания и какая расчетная схема используется при его определении?
5. В каких слоях дорожной одежды производится проверка на сдвигоустойчивость?
6. Как может быть записано условие прочности монолитного цементобетонного покрытия?
7. Какие расчетные схемы используются при расчете напряжений растяжения при изгибе монолитных покрытий?
8. Как производится расчет расстояния между швами сжатия?
9. Что такое продольная устойчивость плиты и как она обеспечивается?