6.3 Оценка прочности дорожной одежды по критерию допустимого упругого прогиба

Исходными данными для оценки работоспособности дорожной одежды являются интенсивность и состав движущегося по ней транспортного потока, а также конструкция дорожной одежды (очередность и толщина отдельных слоев, характеристика их прочности), вид грунта земляного полотна (рисунок 6.5).

Покрытие:

Плотный асфальтобетон с использованием

битума марки БНД/БЕ (вязкий)60/90

Е₂=3200 МПа

Основание:

Гравий, укрепленный цементом

Е₁=900 МПа

Грунт земляного полотна:

Песок мелкий Е₀=100 МПа

Рисунок 6.5 – Конструктивная схема дорожной одежды

Оценка прочности дорожной одежды выполняется в следующей последовательности

1. Определяется эквивалентный модуль упругости существующей конструкции дорожной одежды путем расчета в соответствии с материалом, представленным ниже.

2. Определяется требуемый модуль упругости дорожной одежды , при котором обеспечивается пропуск заданного транспортного потока без ее повреждения. Проверяется полученное значениена соответствие минимальным требованиям с учетом типа дорожной одежды (приложение 4, последний столбец). Если, то в качествепринимается, определенное из приложения 4.

3. Рассчитывается отношение . Полученное значение сравнивается с нормативным значением коэффициента прочности(приложение 4). Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если

. (6.3)

6.3.1 Определение эквивалентного модуля упругости

Расчет выполняют в два этапа (имеется ввиду, что для всех вариантов дорожная одежда двухслойная), на каждом из которых определяют модуль упругости двухслойной системы, состоящей из разнородных материалов. Последовательность выполнения этапов – от нижних слоев дорожной одежды к верхним. Характеристики прочности (модули упругости) материалов, применяемых в дорожном строительстве, представлены в таблице 6.2 (таблица с исходными данными).

На первом этапе определяют модуль упругости двухслойной системы, состоящей из грунта земляного полотна (нижний слой системы) и основания дорожной одежды (верхний слой). Определяют отношения

и, (6.4, 6.5)

где – модуль упругости нижнего слоя (грунта земляного полотна), МПа;

–модуль упругости верхнего слоя (основания дорожной одежды), МПа;

–толщина верхнего слоя, см;

–диаметр круга, равновеликого по площади отпечатку колеса на дорогу, см.

Величина зависит от расчетной (эквивалентной) нагрузки на ось, к которой приводятся все типы транспортных средств, движущихся по дороге, а также от вида нагрузки, прикладываемой к дорожной одежде (движущейся или неподвижной). Расчетная нагрузка (100 кН либо 60 кН) выбирается в зависимости от категории дороги по приложению 1, величина– по приложению 3. Вид нагрузки зависит от места устройства дорожной одежды. Для полос движения принимается движущаяся нагрузка, для стоянок, участков перед железнодорожными переездами, остановочных площадок маршрутных транспортных средств – неподвижная.

=18/37=0,486

После определения отношения иполученные значения откладывают на осях номограммы (приложение 5), и проводят из них горизонтальную и вертикальную линии. В точке пересечения линий по наклонным линиям номограммы получают отношение

, (6.6)

где – общий модуль упругости двухслойной системы «грунт земляного полотна – основание дорожной одежды».

По известному модулю упругости основания дорожной одежды определяют.

=0,23

=0,23*=0,23*900=207 МПа

На втором этапе расчета определяют модуль упругости двухслойной системы, характеристикой нижнего слоя которой является полученное на предыдущем этапе значение , а верхним слоем является покрытие дорожной одежды с характеристикамии. Последовательность расчетов аналогична первому этапу:

• определяются отношения

и; (6.7, 6.8)

• по номограмме (приложение 5) определяется отношение

, (6.9)

где – эквивалентный (итоговый) модуль упругости двухслойной системы «– покрытие дорожной одежды»;

• по известному модулю упругости покрытия дорожной одежды определяют.

=207/3200=0,065

=16/37=0,432

=0,16

=0,16*=0,16*3200=512 МПа