Проектирование дорожной одежды.

Предварительно назначаем конструкцию дорожной одежды:

• верхний слой покрытия из горячего плотного мелкозернистого асфальтобетона на БНД 90/130 толщиной 4 см;

• нижний слой покрытия из горячего пористого крупнозернистого асфальтобетона на БНД 90/130 толщиной 6 см;

• верхний слой основания из черного щебня толщиной 10 см;

• нижний слой основания из щебня, фракционированного с заклинкой мелким щебнем толщиной 23 см;

• песчаный подстилающий слой на всю ширину земляного полотна толщиной 20 см.

Принимаем толщину асфальтобетонных слоев по таблице 30 СНиП [1], толщину слоев основания - с учетом регионального опыта их работы.

Несущий слой основания из щебня и песчаный подстилающий слой предусматриваем Сокского карьера, находящегося в Волгоградской области. Фракция щебня 40-80 мм. Коэффициент фильтрации песков – более 1 м/сут.

Грунт земляного полотна относится к III группе по степени пучинистости, поэтому необходимо проверить морозоустойчивость конструкции. Расчетную влажность грунта принимаем равной 0,60W_т.

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев для расчета по допускаемому упругому прогибу.

Таблица №5.

N п/п	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по упругому прогибу, Е, МПа
1.	Асфальтобетон плотный на БНД 90/130	4	2400
2.	Асфальтобетон пористый на БНД 90/130	6	1400
3.	Щебень «черный»	10	800
4.	Щебень фракционированный	23	350
5.	Песок крупный	20	100
6.	Суглинок тяжёлый		72

Значения модулей упругости асфальтобетонов принимаем при температуре + 10°С .

Расчет по допустимому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме.

По номограмме находим:

По номограмме находим:

По номограмме находим:

По номограмме находим:

По номограмме находим:

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу :

Требуемый минимальный коэффициент прочности для заданной надежности 1,20. Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Расчетная схема.

Расчет конструкции на сдвигоустойчивость.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев. Значение модулей упругости назначаем при +40º С.

Таблица №6.

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по усл. сдвигоуст., Е, Па
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 90/130	4	550
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 90/130	6	380
3.	Щебень «черный»	10	800
4.	Щебень фракционный	23	350
5.	Песок крупный	20	100
6.	Суглинок тяжёлый	-	72

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

_,

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм;

р – расчётное давление от колеса на покрытие.

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок тяжёлый) со следующими характеристиками:

Е_н = 72 МПа ,  = 9° и с = 0,012 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:

По отношениям и и при  = 9° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,029 МПа.

Таким образом: Т = 0,0290,6 = 0,0174 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле:

,

где с_N - сцепление в грунте земляного полотна, МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки, принимаем 0,012;

k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

z_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, принимаем 63 см;

_ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, по расчету 0,001892 кг/см³;

_ст - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, принимаем 24º.

_кг/см³

.

Определяем коэффициент прочности:

Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчетная схема.

Рассчитываем конструкцию по сдвигоустойчивости в песчаном слое.

Действующие в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

_,

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм;

р – расчётное давление от колеса на покрытие.

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем песок крупный со следующими характеристиками:

Е_н = 82 МПа ,  = 28° и с = 0,003 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:

По отношениям и и при  = 28° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,032 МПа.

Таким образом: Т = 0,0320,6 = 0,0192 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле:

,

где с_N - сцепление в песчаном слое, МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки, принимаем 0,012;

k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

z_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, принимаем 43 см;

_ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, по расчету 0,001865 кг/см³;

_ст - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, принимаем 24º.

_кг/см³

.

Определяем коэффициент прочности:

Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчетная схема.