Расчет дорожной одежды на прочность
Задача расчета:определение толщины слоев дорожной одежды в вариантах, пользуясь деформативными и прочностными характеристиками исходных материалов.
Расчет основан на следующих предпосылках:
- зависимость деформации от напряжения для материалов и грунтов при расчетных нагрузках, влажности, плотности и температуры является линейной;
- напряженно-деформативное состояние дорожной одежды под действием местной нагрузки определяется решениями теории упругости для слоистого полупространства с учетом условий сопряжения слоев на контактах;
- влияние продолжительности и повторности действия нагрузок от движения транспорта на напряженно-деформативного состояния дорожной одежды учитывается введением характеристик усталостных свойств;
- силы инерции не учитывают;
- реальные многослойные конструкции приводятся к двух и трехслойным моделям;
- одежды на остановках общественного транспорта, перекрестках и т.п. рассчитаны на многократное кратковременное действие;
- дорожную одежду нужно рассчитывать с учетом надежности, под которой подразумевают вероятность безотказной работы конструкции в течение всего периода между капитальными ремонтами.
Отказ– это такое состояние дорожной одежды и соответствующий ему коэффициент прочности, при котором требуется проведение капитального ремонта ранее срока, установленного действующими нормами. Количественный показатель – уровень надежности, определяемый по формуле:
, при
Kпроч=
0,9 - 1, 0, где (2.25)
L– протяженность участка дороги, не требующего ремонта;
Lобщ– общая протяженность дороги;
Kпроч- коэффициент прочности.
Допустимый уровень надежности дорожной одежды:
- капитального типа Кн=0,95, Kпроч=1;
- облегченного типа Кн=0,85, Kпроч=0,9.
С учетом уровня надежности определяют расчетные значения сопротивления растяжению при изгибе асфальтобетона и влажности грунта (Wгр).
Основа расчета – перспективная приведенная интенсивность воздействия нагрузки в период, неблагоприятный для работы дорожных одежд. Устанавливается при экономических обследованиях путем анализа закономерностей изменения интенсивности движения и объемов перевозок.
Перспективный срок:
П= X +Y+ Z, где (2.26)
X–число лет от года последнего учета движения на существующей дороге до начала строительства;
Y–число лет от начала строительства до ввода в эксплуатацию;
Z– продолжительность периода между капитальными ремонтами.
Критерии прочности:
- сопротивление сдвигу в грунтах и слоях из слабосвязных материалов;
- сопротивление растяжению при изгибе монолитных слоев;
- сопротивление упругому прогибу всей конструкции.
Конструкция дорожной одежды считается прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен критерию прочности, найденному с учетом требуемого уровня надежности. Минимальные значения толщины слоев (независимо от прочности) нормируются: асфальтобетон крупнозернистый – 6-7 см.; асфальтобетон мелкозернистый - 3 – 5 см.; щебень, гравий - 15 см. При проектировании усиления дорожной одежды (сетка трещин, выбоины) минимальную толщину слоя усиления из материала, содержащего органическое вяжущее, назначают с учетом интенсивности движения: приведенная интенсивность 100 ед/сут. - 7 см.; 2000ед/сут. - 13 см..
По результатам расчета принимают конструкцию дорожной одежды. Проверка деформативных свойств проводится непосредственно на дороге штамповыми испытаниями или специальными приборами. Модуль упругости сравнивают с требованиями СНиП: Eупр ≥ E (СНиП)