Gosy / гос.экз / проектирование / печать / задача 7

Задача 7

Запроектировать дорожную одежду и произвести расчёт устойчивости по сдвигу в подстилающем грунте при следующих исходных данных:

– область проектирования – Московская

– категория дороги III

– тип покрытия – капитальный

– грунт земляного полотна – супесь пылеватая с расчётной

влажностью 0,7 W_т

– интенсивность движения на конец срока службы N_р = 3200 авт/сут

– рост интенсивности g = 1,04

– тип местности по увлажнению – III

– заданный уровень надёжность К_н = 0,95

– срок службы дорожной одежды Т_сл = 15 лет (принимают по табл.П. 6.2)

Конструкция дорожной одежды:

– асфальтобетон плотный на БНД 60/90 – 6 см

– асфальтобетон пористый на БНД 60/90 – 7 см

– чёрный щебень, устроенный по способу заклинки – 12 см

– укреплённая битумом щебёночно-песчаная смесь – 18 см

– песок средней крупности – 30 см

Дорожную одежду проектируем из расчёта, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в песчаном слое обеспечено условие:

,

где - требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учётом заданного уровня надёжности (табл. 3.1 ОДН =1,0);

Т – расчётное активное напряжение сдвига от действующей временной нагрузки;

Т_пр – предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг.

В расчётах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчётной модели. В качестве нижнего слоя принимают грунт, а в качестве верхнего – всю дорожную одежду.

Рассчитаем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограммы 3.2 и 3.3 ОДН.

р – расчётное давление от колеса на покрытие.

По таблице П.2.5 ОДН определяем модуль упругости грунта

Е_н=46 МПа.

По таблице П.2.4 определяем значение угла внутреннего трения и сцепления в зависимости от , где - суммарное расчётное количество приложений расчётной нагрузки за срок службы.

где - расчётное число дней в году, соответствующих определённому состоянию деформируемости конструкции (таблица П. 6.1 ОДН) для Московской области = 125 дней;

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (для III категории дороги и капитального типа дорожной одежды = 1,38, (таблица 3.3 ОДН);

,

С=0,004 МПа; =12⁰.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:

,

где n – число слоёв дорожной одежды;

Е_i – модуль упругости i-го слоя;

h_i - толщина i-го слоя;

Значения модуля упругости материалов, назначаем по таблице

П.3.2 при расчётной температуре +20⁰С (таблица 3.5 ОДН).

По отношению

при =12⁰ с помощью номограммы (рисунок 3.3 ОДН) находим активное напряжение сдвига от единичной нагрузки _н=0,012 МПа.

Таким образом Т= 0,012*0,6=0,0072 МПа.

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

где - сцепление в грунте земляного полотна;

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

- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоёв, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³ (с использованием таблицы П. 5.1 ОДН);

- расчётная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки;

К_д – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

Для расчёта сдвигоустойчивости в основании дорожной одежды:

К_д =1,0,

= 6+7+12+18+30=73 см,

=12⁰ (для грунта земляного полотна),

=0,2400*9,81*0,06+0,2300*9,81*0,07+0,800*9,81*0,12+

0,2000*9,81*0,18+0,1950*9,81*0,3=0,0208 кг/см³,

Т_пр=1,0(0,004+0,1*0,0208*73*tg12)=0,036.

, что больше =1,00.

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности.

Задача 7.1

Запроектировать дорожную одежду нежёсткого типа. Произвести конструирование и расчёт устойчивости по сдвигу в подстилающем грунте.

Исходные данные:

– область проектирования – Новосибирская

– категория дороги II

– тип покрытия – капитальный

– грунт земляного полотна – супесь лёгкая

– интенсивность движения на конец срока службы N_р = 2900 авт/сут

– рост интенсивности движения g = 1,06

– тип местности по увлажнению – II

– заданный уровень надёжность К_н = 0,98

Исходную конструкцию с расчётными параметрами представить в табличной форме.

Задача 7.2

Запроектировать дорожную одежду нежёсткого типа. Произвести конструирование и расчёт устойчивости по сдвигу в песчаном подстилающем слое основания.

Исходные данные:

– область проектирования – Воронежская

– категория дороги III

– тип покрытия – капитальный

– грунт дренирующего слоя – песок средней крупности

– грунт земляного полотна – суглинок лёгкий

– интенсивность движения на конец срока службы N_р = 2100 авт/сут

– рост интенсивности движения g = 1,02

– тип местности по увлажнению – III

– заданный уровень надёжность К_н = 0,95

Исходную конструкцию с расчётными параметрами представить в табличной форме.

Задача 7.3

Запроектировать дорожную одежду нежёсткого типа. Произвести конструирование и расчёт устойчивости по сдвигу в подстилающем грунте.

Исходные данные:

– область проектирования – Пензенская

– категория дороги IV

– тип покрытия – усовершенствованное облегчённое

– грунт земляного полотна – суглинок тяжёлый

– интенсивность движения на конец срока службы N_р = 1400 авт/сут

– рост интенсивности движения g = 1,04

– тип местности по увлажнению – II

– заданный уровень надёжность К_н = 0,90

Исходную конструкцию с расчётными параметрами представить в табличной форме.

Вопросы

1. По каким принципам производится конструирование дорожных одежд?

2. Каковы принципы расчёта дорожной конструкции по условию сдвигоустойчивости? Для каких материалов он производится?

3. От каких параметров зависит расчётная влажность грунта рабочего слоя?

4. Каковы экологические принципы конструирования дорожных одежд при выборе местных материалов и отходов промышленности для использования их в строительстве?

5. В чём заключается ресурсно-индексный метод экономического расчёта при выборе конструкции дорожной одежды?