Проект дорожной одежды нежесткого типа
.pdf
K2 = h2 / D = 6/39 = 0,15;
K1 = EэI / Е2 = 120/1400 = 0,09.
По номограмме найдем отношение EэII/Е2 (K3), K3 = 0,07:
EэII = Е2K3 = 1400 0,07 = 98 МПа.
Определяем отношение EэIII/Е3 по номограмме (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы
Толщину слоя из ПГС, укрепленной цементом, примем минимальной (12 см):
111
K2 = h3 / D = 12/39 = 0,31;
K1 = EэII / Е3 = 98/600 = 0,16.
По номограмме найдем отношение EэIII/Е3 (K3), K3 = 0,11:
EэIII = Е3K3 = 600 0,11 = 66 МПа.
Определяем отношение EэIV/Е5 (K1) по номограмме (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы
112
Задаем h5 = hmin = 50 см:
K2 = h5 / D = 50/39 = 1,28;
K3 = Eгр / Е5 = 21,2/130 = 0,16.
По номограмме найдем отношение EэIV/Е5 (K1), K1 = 0,48:
EэIV = Е4K3 = 130 0,48 = 62,4 МПа.
Определяем отношение h4 / D (m3) по номограмме (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двухслойной системы
113
m1 = EэIV / Е4 = 62,4/180 = 0,35;
m2 = EэIII / Е4 = 66/180 = 0,37.
По номограмме найдемотношениеh4 / D (m3), которое составит0,1. Определяем стоимость дренирующего слоя h5 и основания h3, h4:
С= h5С5 + h4С4 + h3С3 = 50 1000 + 17 1500 + 2100 12 =
=100 700 руб.
Поскольку толщина нижнего слоя основания по расчету меньше минимального значения (h4 = 4 см < 17 см), вариация толщин слоев дорожной одежды с целью поиска толщин, обеспечивающих минимальную стоимость, нецелесообразна.
При увеличении толщины верхнего слоя основания толщина нижнего слоя основания (ПГС) становится меньше минимальной.
Окончательно принимаем конструкцию с минимальной толщиной песчаного слоя 50 см. Толщина нижнего слоя основания составит 17 см, верхнего – 12 см. Толщина нижнего слоя покрытия – 6 см, верхнего – 4 см (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Принятая конструкция дорожной одежды
114
4.2.2.Расчет на сдвигоустойчивость грунтов
инесвязных слоев основания загородных дорог
Вкачестве исходной принимаем конструкцию, полученную при расчете по упругому прогибу с учетом коррекции модулей упруго-
сти асфальтобетона при 20 С (табл. П7.2 прил. 7) (рис. 4.12).
Рис. 4.12. Конструкция дорожной одежды для расчета на сдвигоустойчивость
Расчет грунта земляного полотна. В курсовом проекте рекомен-
дуется выполнить расчет на сдвигоустойчивость для грунта земляного полотна и подстилающего слоя.
При расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели. Верхние слои имеют суммарную толщину и средний модуль упругости (рис. 4.13).
Рис. 4.13. Схема для расчета дорожной одежды на сдвигоустойчивость
Проверяем условие прочности по формуле (4.9).
Найдемрасчетноеактивное напряжение сдвигапоформуле (4.12).
Та а р в.
115
Параметры расчетной нагрузки приведены в табл. 4.7.
|
|
|
Таблица 4.7 |
||
|
Параметры расчетной нагрузки |
|
|
|
|
|
|
Расчетные параметры |
|
||
Группа |
Нормативная статическая нагрузка |
|
|||
расчетной |
на поверхность покрытия от колеса |
нагрузки |
|
||
нагрузки |
расчетного автомобиля Qрасч, кН |
Р, МПа |
|
D, см |
|
А2 |
57,5 |
0,60 |
|
39 |
|
|
37 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
р = 0,6 |
D = 39 |
|
|
|
|
Примечание. В числителе – для движущегося колеса, в знаменателе – для неподвижного.
а найдем по номограмме (рис. 4.14 или 4.15).
Рис. 4.14. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а
от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы
(при hв / D = 0–2,0)
116
Рис. 4.15. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а
от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы
(при hв / D = 2–4,0)
Для этого определим суммарную толщину вышележащих слоев hв отношение hв / D и средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев Ев. Значение модулей упругости асфальтобетона приняли при 20 °С:
hв = 50 + 17 + 12 + 6 + 4 = 89 см;
hв / D = 89/39 = 2,3.
Модуль упругости дорожной одежды принимают как средневзвешенный модуль пакета слоев, рассчитанный по формуле (4.13):
Eв (4 1200 6 800 12 600 17 180 50 120) 296 МПа; (4 6 12 17 50
Ев / Ен = 296 / 21,2 = 13,96.
Угол внутреннего трения φг = 10,4о (по табл. 4.4).
По номограмме (рис. 4.16) (при hв/ D ≥2) получим, что а = 0,0115. 117
Рис. 4.16. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а
от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы
(при hв / D = 2–4,0)
По номограмме (рис. 4.17) находим, что в = 0,0017 МПа.
Рис. 4.17. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а от собственного веса дорожной одежды
118
Подставляя все полученные значения в формулу (4.12), получим
Та = 0,0115 0,6 + 0,0017 = 0,0086 МПа.
Определим предельное активное напряжение сдвигу Тпр в грунте рабочего слоя по формуле
Тпр сk1k2,
Сцепление вгрунте земляного полотнас = 0,02 МПа(см. табл. 4.4). Коэффициент k1 = 6,0 (по табл. 4.8).
|
Таблица 4.8 |
|
Значения коэффициента k1 |
|
|
|
|
|
Материал вышележащего слоя |
Коэффициент k1 |
|
|
|
|
Укрепленный материал |
7,0 |
|
5,5 |
||
|
||
Неукрепленный материал армированный геосеткой |
6,5 |
|
5,0 |
||
|
||
Песок крупный |
6,0 |
|
4,5 |
||
|
||
Песок средней крупности |
5,0 |
|
4,0 |
||
|
||
Песок мелкий |
4,0 |
|
3,0 |
||
|
||
Песок пылеватый, супеси песчанистые |
3,0 |
|
1,5 |
||
|
Примечание. В числителе даны значения для случая расчета «дополнительный слой основания – несущий слой основания», в знаменателе – для случая расчета «грунт земляного полотна – основание дорожной одежды».
119
Коэффициент k2 определим по рис. 4.18.
Рис. 4.18. Зависимость коэффициента k2 от количества расчетных нагружений за сутки Nсут
По формуле (4.11) найдем:
Nсут = 62 680 / 130 8 = 60 авт./сут.
Трдг определяется по табл. 4.9.
Для IV категории дороги с капитальным типом покрытия при коэффициенте надежности 0,85 срок службы Tcл составляет 8 лет.
Nр = 62 680 авт. Расчет см. в п. 1.2.2.
Таблица 4.9
Значения Трдг в зависимости от местоположения дороги
|
Дорожно-климатический район |
Трдг при расчете на прочность |
|
дорожной одежды |
|
|
|
|
|
|
|
1. Северный, влажный |
125 |
|
2. |
Центральный |
130 |
3. |
Южный, неустойчиво-влажный |
135 |
120