Проект дорожной одежды нежесткого типа

Рис. 8.5. Номограмма к определению касательных напряжений в нижних слоях дорожной одежды

По номограмме (рис. 8.6) найдем

0,02 Па.

181

Вычисляем:

где C = 0,29 МПа (внутреннее сцепление, табл. П7.2 прил. 7)0,16 0,23.

Условие выполняется.

Проверяем условие устойчивости для песчаного асфальтобетона. Вычисляем средний модуль упругости 1, 2 и 3 слоев:

Находим отношение:

Еср 535 2,74.

ЕэIII 195

По номограмме (см. рис. 8.5) для толщины слоя 16 см и отношения модулей 2,74 найдем

0,14 МПа.

По номограмме (см. рис. 8.6) найдем

0,02 МПа.

Вычисляем:

где C = 0,37 МПа (внутреннее сцепление, табл. П7.2 прил. 7)0,14 0,29 МПа.

Условие выполняется.

182

9. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ МАТЕРИАЛА МОНОЛИТНЫХ СЛОЕВ НА СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТНОЙ НАГРУЗКИ И ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

9.1. Основы теории и методика расчета устойчивости материала монолитных слоев на совместное действие транспортной нагрузки

ипогодно-климатических факторов для загородных дорог

игородских улиц

Условие устойчивости материала покрытия на совместное действие транспортной нагрузки и погодно-климатических факторов имеет вид

где – фактический уровень повреждаемости материала покрытия от совместного действия транспортной нагрузки и погодно-клима- тических факторов;

[ ] – предельно-допустимый уровень повреждаемости, принимается равным 0,5.

Для определения фактического уровня повреждаемости материала покрытия необходимо подготовить следующие исходные данные:

1.Суммарную интенсивность движения за весь срок службы, ко-

торая определяется по формуле (1.26) (раздел А) при Трдг, равном 365 сут, NpPp(п), осей/сут;

2.Растягивающие напряжения в слое покрытия р, МПа;

3.Прочность материала на изгиб Rи, МПа;

4.Предельную структурную прочность материала Rc, МПа;

5.Расчетный срок службы Т, лет.

Расчетная осевая нагрузка принимается равной нагрузке, на основании которой выполняется расчет на упругий прогиб. Расчетный срок службы принимают по разделу «Конструирование и расчет дорожных одежд приновом строительстве» в зависимостиоткатегории.

Для вычисления растягивающих напряжений в монолитных слоях дорожной одежды пользуются номограммами, представленными

на рис. 9.2–9.4. Расчетная температура составляет 0 С.

183

Номограммой, представленной на рис. 9.2, пользуются для определения растягивающих напряжений в нижней части слоя при обеспечении его сцепления со слоем, лежащим ниже.

Номограммой, представленной на рис. 9.3 пользуются для определения растягивающих напряжений в верхней части (для верхнего слоя покрытия) при обеспечении сцепления расчетного слоя с нижележащим.

Номограммой, представленной на рис. 9.4, пользуются для определения растягивающих напряжений в нижней части слоя при необеспеченном сцеплении между слоями.

Примечание. В целом номограммой, представленной на рис. 9.4, пользуются для определения растягивающих напряжений для нижнего монолитного слоя, уложенного на неукрепленное основание. Для остальных слоев используют две номограммы (см. рис. 9.2, 9.3). Для расчета принимают большее значение.

Для расчетов принимаются модули: для верхнего слоя (если больше одного слоя) – средневзвешенный; для нижнего слоя (эквивалентный) – по номограмме 2.9. Расчетные модули материала сло-

ев принимаются при температуре 0 С.

Для дальнейших расчетов принимается большее значение растягивающих напряжений.

Напряжения, определенные по представленным выше номограммам, изменяются в зависимости от вида расчетной нагрузки на ве-

личину: 100 кН на 0,93; 115 кН на 1,00; 130 кН на 1,12.

При неизвестном составе и интенсивности транспортного потока суммарную интенсивность за весь расчетный срок службы до капитального ремонта определяют обратным расчетом исходя из требу-

емого минимального модуля дорожной конструкции Етр, принимая

Трдг = 365 дней.

Значения Rи и Rc определяют экспериментально либо принимают по таблицам.

Фактический уровень повреждаемости рассчитывают по следующей методике:

1. Определяют интенсивность движения по сезонам года:

184

Коэффициент принимают в зависимости от поры года в соответствии с табл. 9.1.

Таблица 9.1

2. Определяют предельное число циклов нагружения для каждого сезона:

Коэффициенты и m принимают в зависимости от поры года по табл. 9.1.

3. Определяют уровень работоспособности по сезонам:

4. Вычисляют уровень работоспособности, приведенный к весеннему периоду:

5. Определяют уровень работоспособности от перепадов температур:

185

где pvl для верхнего слоя принимается равным 0,80; для средних слоев – 0,75; для нижнего монолитного слоя – 0,70.

6. Определяют уровень работоспособности от попеременного замораживания и оттаивания:

где W – водонасыщение материала монолитного слоя, %.

Значение водонасыщения принимается по данным подбора состава либо по СТБ 1033.

Значение pvl1 принимается по табл. 9.2.

Примечание. Значения таблицы справедливы для расчетов верхнего слоя покрытия (непосредственно воспринимающего воздействие транспортной нагрузки и погодно-климатических факторов). Для средних монолитных слоев значения таблицы необходимо уменьшать в 4 раза, для нижних монолитных слоев и верхних с защитным – в 2,5 раза.

186

9. Определяют общий приведенный уровень работоспособности:

– от температурных факторов:

– от попеременного замораживания оттаивания:

10. Определяют общий приведенный уровень работоспособности:

Проверяют условие (9.1). Если оно не выполняется, увеличивают толщину покрытия (или основания) до его выполнения. Также проектная организация может ограничить максимальный уровень водонасыщения и указать его в задании на подбор состава материала.

На практике удобно построить график зависимости уровня повреждаемости от толщины покрытия (основания) и по предельному уровню найти требуемую толщину.

187

9.2.Расчет устойчивости материала монолитных слоев на совместное действие транспортной нагрузки

ипогодно-климатических факторов в курсовом проекте

Условие устойчивости материала покрытия на совместное действие транспортной нагрузки и погодно-климатических принимаем по формуле (9.1).

Составляем расчетную схему конструкции дорожной одежды со слоями усиления. Модули упругости подставляем при температуре

0 C (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Конструкция дорожной одежды

188

Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев принимаем по прил. 7 и 8.

Слой 1 – щебеночный асфальтобетон на модифицированном би-

туме БМА 100/130:

–модуль упругости при температуре 0 С – 5500 МПа (табл. П7.1 прил. 7);

–предельнаяструктурнаяпрочность– 9 МПа(табл. П8.1 прил. 8);

–прочность на изгиб – 5,7 МПа (табл. П8.1 прил. 8).

Слой 2 – крупнозернистый плотный асфальтобетон на битуме БНД 60/90:

–модуль упругости при температуре 0 С – 4500 МПа;

–предельная структурная прочность – 7,5 МПа;

–прочность на изгиб – 5,5 МПа.

Слой 3 – песчаный асфальтобетон тип Г марки II на битуме БНД 60/90:

–модуль упругости при температуре 0 С – 5400 МПа (4500 1,2 =

=5400 МПа);

–предельная структурная прочность – 10 МПа;

–прочность на изгиб – 6 МПа.

Слой 4 – старый асфальтобетон (горячий пористый к/з а/б на би-

туме БНД 90/130):

–модуль упругости при температуре 0 С – (Е Kн) = 2200 0,87 =

=1914 МПА.

Слой 5 – ПГС, укрепленная цементом:

–модуль упругости – 600 МПа.

Слой 6 – ПГС:

–модуль упругости – 180 МПа. Слой 7 – песок крупнозернистый:

–модуль упругости – 130 МПа. Грунт земляного полотна:

–модуль упругости – 21,2 МПа.

Вычисляем эквивалентные модули упругости на контактах слоев с использованием номограммы (рис. 2.9).

Поскольку диаметр отпечатка следа колеса принят для нагрузки А3, расчет ведется по всем слоям.

189

Расчет ведем снизу вверх:

h7 / D = 50 / 41 = 1,22; Е0 / Е7 = 21,2 / 130 = 0,163.

По номограмме 2.9 найдем:

EэVI / Е7 = 0,48;

EэVI = 0,48 130 = 62,4 МПа; h6 / D = 17 / 41 = 0,41;

EэVI / Е6 = 62,4 / 180 = 0,35.

По номограмме 2.9 найдем:

EэV / Е6 = 0,48;

EэV = 0,48 180 = 86,4 МПа; h5 / D = 12 / 41 = 0,29;

EэV / Е5 = 86,4 / 600 = 0,144.

По номограмме 2.9 найдем:

EэIV / Е5 = 0,21;

EэIV = 0,21 600 = 126 МПа; h4 / D = 6 / 41 = 0,15;

EэIV / Е4 = 126 / 1914 = 0,066.

По номограмме 2.9 найдем:

EэIII / Е4 = 0,08;

EэIII = 0,08 1914 = 153 МПа;

190