Проект дорожной одежды нежесткого типа

Получаем, что k2 = 1,2, тогда

Тпр 0,02 6 1,2 = 0,144 МПа.

Проверяем условие Kпртр Tпр /Ta .

Kпртр = 0,90 (по табл. 4.3)

Условие выполняется. Следовательно, деформации сдвига в грунте отсутствуют.

Расчет подстилающего (дренирующего) слоя. Конструкцию пред-

ставим в виде двухслойной системы (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Конструкция дорожной одежды для проверки сдвигоустойчивости подстилающего слоя

Найдем расчетное активное напряжение сдвига по формуле

Та а р в.

а – найдем по номограмме (рис. 4.20).

121

Для этого определим суммарную толщину вышележащих слоев hв, отношение (hв / D) и средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев Ев:

hв =17 + 12 + 6 + 4 = 39 см;

hв / D = 39/39 = 1,0;

Ев = (4 1200 + 6 800 + 12 600 + 17 180) / (4 + 6 + 12 + 17) = = 509 МПа;

Ев / EэIV = 509 / 62,4 = 8,16/

Значение EэIV составит 62,4 МПа.

Угол внутреннего трения песка (табл. П6.1 прил. 6) составит

φп = 35о.

По номограмме (см. рис. 4.20) а = 0,022.

Рис. 4.20. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а отединичногонагруженияв нижнемслоедвухслойнойсистемы(приhв/ D = 0–2,0)

122

По номограмме (рис. 4.21) в = –0,0022 МПа.

Рис. 4.21. Номограмма для определения активного напряжения сдвига в от собственного веса дорожной одежды

Подставляя полученные значения в формулу, получим

Та = 0,022 0,6 – 0,0022 = 0,011 МПа.

Определим предельное активное напряжение сдвигу Тпр в грунте рабочего слоя по формуле (4.10).

Сцепление в песчаном слое с = 0,004 МПа. Коэффициент k1 = 7,0 (см. табл. 4.8).

Коэффициент k2 = 1,2 определим по графику (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.; Тпр 0,004 7,0 1,2 = 0,034 МПа.

Проверяем условие Kпртр Tпр /Ta .

123

Kпртр по табл. 4.3 составляет 0,90:

Условие выполняется. Таким образом, корректировка конструкции дорожнойодежды по критериюсдвигоустойчивости нетребуется.

Расчет нижнего слоя основания из песчано-гравийной смеси. Кон-

струкцию представим в виде двухслойной системы (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Конструкция дорожной одежды для проверки сдвигоустойчивости нижнего слоя основания из песчано-гравийной смеси (ПГС)

Найдем расчетное активное напряжение сдвига по формуле

Та а р в.

а – найдем по номограмме (рис. 4.24).

Для этого определим суммарную толщину вышележащих слоев hв, отношение hв / D и средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев Ев:

hв = 12 + 6 + 4 = 22 см;

hв / D = 22 / 39 = 0,56;

Ев = (4 1200 + 6 800 + 12 600) / (4 + 6 + 12) = 764 МПа;

Ев / EэIII =764 / 66 = 11,58.

124

Значение EэIII = 66 МПа рассчитываем по методике п. 4.1.4 (рис. 4.23).

Рис. 4.23. НахождениеEэIII

Определяем эквивалентный модуль на поверхности нижнего слоя покрытия EэI:

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

K1 = Eобщ/ Е1 = 132 / 1200 = 0,11.

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэI/Е1 (K3), которое составит K3 = 0,09:

EэI = Е1K3 = 1200 0,09 = 108 МПа.

Определяем эквивалентный модуль на поверхности верхнего слоя основания EэII:

K2 = h2 / D = 6 / 39 = 0,15; K1 = EэI / Е2 = 108 / 800 = 0,14.

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэII/Е2 (K3), которое составит K3 = 0,12:

EэII = Е2K3 = 800 0,12 = 96 МПа.

125

Определяем эквивалентный модуль на поверхности нижнего основания EэIII:

K2 = h3 / D = 12 / 39 = 0,31;

K1 = EэII / Е3 = 96 / 600 = 0,16.

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэIII/Е3 (K3),

K3 = 0,11:

EэIII = Е3K3 = 600 0,11 = 66 МПа.

Угол внутреннего трения ПГС (по табл. 4.3) составит φпгс = 41о.

По номограмме (рис. 4.24) при hв / D = 0–2,0 а = 0,033.

Рис. 4.24. Номограмма для определения активного напряжения сдвига а

от единичного нагружения в нижнем слое двухслойной системы (приhв/ D = 0–2,0)

По номограмме (рис. 4.25) в = –0,0017 МПа.

126

Проверяем условие Kпртр Tпр /Ta . Kпр (по табл. 4.3) составляет 0,90:

Условие выполняется. Следовательно, деформации сдвига в нижнем слоеоснованияиз песчано-гравийной смесиотсутствуют.

Таким образом, корректировка конструкции дорожной одежды по критерию сдвигоустойчивости не требуется.

4.2.3. Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Недостаточная устойчивость материалов конструктивных слоев кусталостным деформациям проявляется в виде сетки трещин с шагом 10–50 см, или силовых трещин. Усталостные деформации обусловлены повторными воздействиями транспортной нагрузки, накоплением повреждаемости в структуре материалаи последующимразрушением.

В монолитных слоях дорожной одежды напряжения, возникающие при прогибе дорожной одежды под действием кратковременных повторных нагружений, не должны вызывать нарушения структуры материала и приводить к образованию трещин. Для этого должно выполняться следующее условие:

kпртр Rдоп / r ,

где kпртр – требуемый коэффициент прочности с учетом заданного

коэффициента надежности;

Rдоп – предельно допустимое напряжение изгиба материала слоя с учетом усталости, определяемое расчетом, МПа;

σr – наибольшее напряжение растяжения, определяемое расчетом, МПа.

При наличии укрепленного основания двухслойное асфальтобетонное покрытие рассчитываем, как однослойное, в виде пакета.

128

Рассмотрим конструкцию дорожной одежды для расчета на устойчивость усталостным деформациям (рис. 4.26).

Рис. 4.26. Конструкция дорожной одежды для расчета на устойчивость усталостным деформациям

Данная конструкция при расчете на сдвигоустойчивость отличается от рассматриваемой параметрами модулей упругости асфальтобетона (Е1 = 3600 МПа и Е2 = 2200 МПа), которые принимаем при температуре 0 ºC (табл. 4.4).

Для данной конструкции асфальтобетонный слой (нижний слой покрытия) и укрепленное основание проверяем на устойчивость усталостным деформациям. Значения эквивалентных модулей, подстилаю-

щих монолитные слои Еэ, определяем по методике п. 4.2.1. Определяем эквивалентный модуль на поверхности нижнего слоя

покрытия EэI:

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

K1 = Eобщ/ Е1 = 132 / 3600 = 0,037.

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэI / Е1 (K3),

K3 = 0,035:

EэI = Е1K3 = 3600 0,035 = 126 МПа.

Определяем эквивалентный модуль на поверхности верхнего слоя основания EэII:

K2 = h2 / D = 6 / 39 = 0,15;

K1 = EэI / Е2 = 126 / 2200 = 0,057.

129

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэII / Е2 (K3),

K3 = 0,045:

EэII = Е2K3 = 2200 0,045 = 99 МПа.

Определяем эквивалентный модуль на поверхности нижнего основания EэIII:

K2 = h3 / D = 12 / 39 = 0,31; K1 = EэII / Е3 = 99 / 600 = 0,165.

По номограмме (см. рис. 2.9) найдем отношение EэIII/Е3 (K3),

K3 = 0,11:

EэIII = Е3K3 = 600 0,11 = 66 МПа.

Рассматривая пакет слоев покрытия, конструкцию дорожной одежды приводим к двухслойной (рис. 4.27).

Рис. 4.27. Схема приведения конструкции дорожной одежды к двухслойной системе

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев:

Н = 4 + 6 = 10 см.

Средневзвешенный модуль упругости пакета асфальтобетонных слоев определим по формуле (4.13).

Еср.в = (4 3600 + 6 2200) / 10 = 2760 МПа.

130