Проект дорожной одежды нежесткого типа

По номограмме:

EэII / E1 = 0,045;

EэI = 0,045 4000 = 180 МПа.

Составим расчетную схему конструкции (рис. 7.8).

EэI / E2 = 180 / 3200 = 0,056;

EэII / E2 = 96 / 3200 = 0,03.

EэI = 180 МПа

_______________________________

_______________________________

EэII = 96 МПа

Рис. 7.8. Расчетная схема для определения h2

По номограмме:

h2 / D = 0,28;

h2 = 0,28 41 = 11,5 см.

Данная толщина не является рациональной, так как слой толщиной 11,5 см трудно уплотнить.

Примем толщину выравнивающего слоя 2 см, а верхнего слоя покрытия – 6 см. Повторяем вышележащий расчет.

Определяем эквивалентный модуль упругости на поверхности песчаного слоя расчетом снизу вверх:

h3 / D = 2 / 41 = 0,04; Eоп / E3 = 90 / 3200 = 0,028.

171

По номограмме:

EэII / E3 = 0,04;

EэII = 0,04 3200 = 128 МПа.

Определяем эквивалентный модуль упругости на поверхности нижнего слоя покрытия:

h2 / D = 6 / 41 = 0,15;

Eтр / E1 = 172 / 4000 = 0,043.

По номограмме:

EэI / E1 = 0,045;

EэI = 0,045 4000 = 180 МПа;

EэI / E2 = 180 / 3200 = 0,056;

EэII / E2 = 128 / 3200 = 0,04.

По номограмме:

h2 / D = 0,2;

h2 = 0,2 41 = 8 см.

Таким образом, окончательно принимаем следующую конструкцию дорожной одежды:

верхний слой покрытия – 6 см; нижний несущий слой – 8 см; выравнивающий слой – 2 см.

172

8. РАСЧЕТ СЛОЕВ ПОКРЫТИЯ НА СДВИГОУСТОЙЧИВОСТЬ

8.1. Основы теории

Основы теории и пути решения проблем сдвигоустойчивости были изложены в разделе «Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве». Здесь рассмотрим практическое решение данного вопроса при проектировании дорожных одежд загородных дорог и городских улиц.

Целью расчета является проверка соответствия свойств асфальтобетона условию сдвигоустойчивости в дорожной одежде. При неудовлетворении требований прочности по сдвигу в материале необходима его замена более сдвигоустойчивым или изменениеего конструкции.

Асфальтобетон слоев покрытия дорожной одежды рассчитывают на сопротивление сдвигу при длительном действии горизонтальной

ивертикальной нагрузки (в зависимости от расчетной осевой нагрузки величина горизонтальной нагрузки составляет 75 % от вертикальной).

Горизонтальную составляющую нагрузки учитывают при сум-

марной суточной интенсивности автомобилей группы нагрузки А2 более 500 авт./сут в начале срока службы, соответственно для на-

грузки А3 более 300 авт./сутки либо если участок автомобильной дороги имеет продольный уклон более 35 ‰, а также на участках разгона и торможения, перед пунктами взимания дорожных сборов

ивесогабаритного контроля. За расчетную принимается темпера-

тура +50 С.

При неизвестной расчетной интенсивности для расчетов применяют следующие усредненные значения:

I категория – расчетная интенсивность 600 осей в сутки, группа нагрузки А2;

II категория – расчетная интенсивность 400 осей в сутки, группа нагрузки А2.

По номограммам, представленным на рис. 8.2–8.3 и 8.5–8.6, опре-

деляют действующие касательные и нормальные напряжения , отдельно для верхнего и нижних слоев в зависимости от расчетного модуля упругости. При этом нормальные напряжения определяют действия максимальных касательных в плоскости. Если конструк-

173

ция состоит более чем из двух слоев, то средний модуль упругости нижнего слоя Еср определяется по номограмме, а модуль упруго-

сти верхнего определяется как средневзвешенный по формуле

Для учета горизонтальной составляющей нагрузки касательные напряжения, определенные по номограммам, увеличивают в 2 раза для верхнего слоя и в 1,4 раза – для нижнего, а нормальные напряжения – в 1,7 раза для верхнего слоя и в 1,2 раза – для нижнего.

При отсутствии сцепления между верхним и нижним слоем касательные напряжения уменьшают в два раза.

В результате должно выполняться следующее условие:

где и – значения касательных и нормальных напряжений, определенные по номограммам;

k – коэффициент, равный 0,8; C – внутреннее сцепление, МПа;

Вр – коэффициент, принимаемый по графикам в зависимости от интенсивности воздействия транспортной нагрузки и ее вида;

tg – тангенс угла внутреннего трения материала слоя дорожной одежды.

При суммарной толщине верхних слоев более 30 см напряжения уменьшаются на 0,001 МПа на каждый сантиметр, свыше 30, а нормальные – увеличиваются на 0,003 МПа.

Если условие прочности не выполняется, то увеличивают толщину верхнего слоя либо выбирают материал с другими расчетными характеристиками и повторяют расчет.

На многополосных дорогах допускается проектировать дорожную одежду переменной толщины (либо с различными свойствами материалов конструктивных слоев) по ширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос в соответ-

ствии со значениями Nр и Pi.

174

8.2.Расчет на сдвигоустойчивость асфальтобетонных покрытий

вкурсовом проекте

8.2.1.Оценка сдвигоустойчивости слоев покрытия

Составляем расчетную схему конструкции дорожной одежды

(рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схема конструкции для расчета на сдвигоустойчивость

175

Расчетные значения модуля упругости принимаем при температуре 50 ºС (табл. П7.2 прил. 7).

Для расчета на сдвиг диаметр отпечатка принимаем равным 28 см (табл. 8.1), поэтому необходимо пересчитать эквивалентные модули упругости на контакте слоев.

Таблица 8.1

Величина эквивалентного диаметра отпечатка колеса расчетной оси

Определяем модули упругости на контактах слоев. Расчет ведем снизу вверх:

h7 / D = 50 / 28 = 1,79; Е0 / Е7 = 21,2 / 130 = 0,16.

По номограмме найдем:

EэVI / Е7 = 0,58;

EэVI = 0,58 130 = 75 МПа; h6 / D = 17 / 28 = 0,61; EэVI / Е6 = 75 / 180 = 0,42.

По номограмме найдем:

EэV / Е6 = 0,61;

EэV = 0,61 180 = 110 МПа; h5 / D = 12 / 28 = 0,43; EэV / Е5 = 110 / 600 = 0,18.

176

По номограмме найдем:

EэIV / Е5 = 0,3;

EэIV = 0,3 600 = 180 МПа; h4 / D = 6 / 28 = 0,21;

EэIV / Е4 = 180 / 305 = 0,59 (ЕKн = 350 0,87 = 305 МПа).

По номограмме найдем:

EэIII / Е4 = 0,64;

EэIII = 0,64 305 = 195 МПа; h3 / D = 2 / 28 = 0,071; EэIII / Е3 = 195 / 460 = 0,42.

По номограмме найдем:

EэII / Е3 = 0,43;

EэII = 0,43 460 = 198 МПа; h2 / D = 8 / 28 = 0,29;

EII / Е2 = 198 / 460 = 0,43.

По номограмме найдем:

EэI / Е2 = 0,51;

EэI = 0,51 460 = 235 МПа.

Проверяем условие устойчивости верхнего слоя покрытия.

Для коэффициента надежности 0,90 коэффициент запаса прочности по условию сдвигоустойчивостисоставляет 1,1 (табл. 4.3).

Определим отношение

177

По номограмме (рис. 8.2) для толщины 6 см касательные напряжения

0 = 0,22 МПа.

Рис. 8.2. Номограмма к определению касательных напряжений в верхнем слое дорожной одежды

По номограмме (см. рис. 8.3) определим нормальные напряжения

0 = 0,11 МПа.

Определим интенсивность движения расчетных автомобилей на первый год эксплуатации по измененной формуле:

N p fполNоSm 0,55 536 0,145 43 авт./сут,

где Nо = 536 авт. – интенсивность движения в первый год эксплуатации (на конец срока службы в разделе «Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве»).

Полученнаяинтенсивностьдвижения(43 авт./сут) менее300 авт./сут. Следовательно, горизонтальную нагрузку не учитываем.

178

Проверяем условие:

где C = 0,34 МПа (табл. 7.3).

Проверяем условие прочности:

0,22 0,36.

Условие выполняется.

Проверяем условие устойчивости нижнего слоя покрытия. Вычисляем средний модуль упругости слоев 1 и 2:

Находим отношение:

Еср 546 2,75. ЕэII 198

По номограмме (см. рис. 8.5) для толщины слоя 14 см и отношения модулей 2,75 найдем

0,16 МПа.

180