Проект дорожной одежды нежесткого типа

–сопротивление слоев из монолитных материалов усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет на нагрузку А3 выполняют при работе над вторым разделом («Реконструкция и капитальный ремонт дорожных одежд») по следующим критериям прочности:

–сопротивление упругому прогибу всей конструкции;

–сопротивление сдвигу в грунтах и в малосвязанных материалах;

–сопротивление слоев из монолитных материалов усталостному разрушению от растяжения при изгибе;

–сдвигоустойчивость асфальтобетонных слоев дорожной одежды (дополнительный расчет);

–устойчивость материалов монолитных слоев к совместному воздействию транспортной нагрузки и природно-климатических факторов (дополнительный расчет).

4.2.1. Расчет по критерию упругого прогиба

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:

Eоб Emin Kпртр,

где Еоб – общий расчетный модуль упругости конструкции, определяемый расчетом с помощью номограммы, МПа;

Еmin – минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа, который принимается по табл. 4.2 или вычисляется по формуле

Етр = 98,65 [lg( Nh) – c].

По табл. 4.2 для дороги IV категории при нагрузке А2 значение Етр отсутствует.

Kпртр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по

критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от требуемого коэффициента надежности.

101

Таблица 4.2

Минимально допустимый требуемый модуль упругости дорожной одежды

Требуемый модуль упругости Етр, МПа, дорожной одежды

Значение Kпртр = 0,85 примем по табл. 4.3 (при заданном коэффициенте надежности Kн = 0,85 – см. табл. 4.3).

Таблица 4.3

Значенияминимальныхкоэффициентов прочностидорожных одежд, предназначенных для движения групп нагрузок А1 и А2

102

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции дорожной одежды вычисляем по формуле

Етр = 98,65 [lg( Nh) – c];

Еmin = 98,65[lg( Nр) – c] = 98,65(lg 62680 – 3,23) = 155 МПа,

где Nр – суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды (в курсовом проекте по расчету Nр =

=62 680 авт.)

с– коэффициент, зависящий от группы нагрузки (для группы

нагрузки А2 с = 3,23).

Независимо от результата расчета требуемый модуль упругости дорожной одежды должен быть не менее, указанного в табл. 4.2.

Ефакт > Етр,

так как по табл. 4.2 для нагрузки А2 и дороги IV категории значение Етр отсутствует, примем

Етр = Еmin = 155 МПа.

Окончательно принимаем

Еобщ ЕтрKпртр 155 0,85 132 МПа.

Выполним оптимизацию конструкции дорожной одежды. Принимаем конструкцию дорожной одежды по предварительной

схеме, полученной в п. 2.1.3.

Значения расчетных модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимаем при температуре +10 °С (табл. 4.4).

103

Таблица 4.4

Значения расчетных характеристик

Составляем схему конструкции дорожной одежды (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схема конструкции дорожной одежды

104

Назначаем минимальные толщины слоев, руководствуясь положениями п. 2.1.3 и табл. 4.5.

Таблица 4.5

Минимальная толщина конструктивных слоев дорожной одежды

1. Горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон (м/з а/б) типа Б марки 2 на битуме БНД 90/130.

М/з а/б типа Б имеет максимальный размер частиц щебня – 20 мм. Содержание щебня составляет менее 50 %. Следовательно, минималь-

ная толщина слоя составит 1,5 20 = 30 мм.

Учитывая, что число слоев покрытия менее двух, минимальную толщину слоя примем 4 см.

2. Горячий пористый крупнозернистый асфальтобетон (к/з а/б) на битуме БНД 90/130. К/з а/б имеет максимальный размер зерен 40 мм. Содержание щебня примем менее 50 %. Минимальная тол-

щина составит 1,5 40 = 60 мм = 6 см.

3.Песчано-гравийная смесь, укрепленная цементом. В соответствии с табл. 4.5 минимальная толщина составит 12 см.

4.Песчано-гравийная смесь. В соответствии с табл. 4.5 минимальная толщина составит 17 см.

5.Песчаный слой. Минимальная толщина песчаного слоя по табл. 4.5 составит 50 см. По указанию руководителя можно при-

нять 25 см.

105

Поскольку подстилающий слой выполняет функцию дренирующего, его минимальная толщина не должна быть ниже полученной по расчету толщины дренирующего слоя. В курсовом проекте по расчету толщина дренирующего слоя составляет 30 см. Окончательно толщину подстилающего слоя принимаем равной 50 см.

Назначаем толщины слоев покрытия, равные минимальным значениям. В данном случае – 4 и 6 см соответственно.

Используя номограмму для определения общего модуля упругости двухслойной системы и выполняя расчет сверху вниз, находим эквивалентный модуль упругости на поверхностях слоев.

Параметры, характеризующие величину и повторность действия нагрузки движущихся транспортных средств на дорожную одежду:

давление р, расчетный диаметр Dо отпечатка колеса движущегося автомобиля и расчетная приведенная к нормируемому нагружению интенсивность движения Nр.

Расчетные значение D и р для групп расчетных нагрузок А1, А2 и А3 изложены в табл. 4.6.

Таблица 4.6

Предельные нагрузки на ось расчетного двухосного автомобиля

Примечание. В числителе – для движущегося колеса, в знаменателе – для неподвижного колеса.

106

Тогда

h4 = 0,1 39 = 4,0 < 17 см,

так как h4 = 4 см < 17 см (в соответствии с табл. 4.5 минимальная толщина слоя ПГС составит 17 см), принимаем h4 = 17 см.

Определяем отношение EэI/Е1 (K3) по номограмме (см. рис. 4.6).

Рис. 4.6. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы

Цифры на кривых означают отношение Е2 / Еэкв – модуля упругости нижнего слоя Е2 к эквивалентному модулю двухслойной системы Еэкв:

109

K2 = h1 / D = 4/39 = 0,1,

где h – толщина слоя;

D – диаметр круга, эквивалентного площади шины расчетного автомобиля с покрытием, D = 39.

K1 = Eобщ/ Е1 = 132/2400 = 0,055.

По номограмме найдем отношение EэI/Е1 (K3), K3 = 0,05

EэI = Е1K3 = 2400 0,05 = 120 МПа.

Определяем отношение EэII/Е2 (K3) по номограмме (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы

110