Условие выполнено. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

4.3Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе:

При расчете на сопротивление усталостному разрушению должно соблюдаться условие:

<

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме как об­щий мо­дуль для двух­слой­ной сис­те­мы.

МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (h_в = 11 см) устанавливаем по формуле:

МПа

б) По отношениям ипо номограмме определяем= 2.32 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

R_N = R_ok₁k₂(1 - v_R×t),

где R_o– нормативное значение предельн ого сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным;

k₁ – коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

k₂ – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (k₂ = 0,80);

v_R– коэффициент вариации прочности на растяжение;

t – коэффициент нормативного отклонения.

При R_o = 6,2 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета, v_R = 0,10, t = 1,32.

_,

где m = 4,0; a = 7,6; SN_p =235758,6авт/сут;

R_N = 5,65×0,302×0,8(1 - 0,1×1,71) = 1,481 МПа

г) <

1,18 < 1,48/0,94=1,20

Условие выполнено. Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

4.4Расчет на морозоустойчивость:

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности од(i), Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,07	1,05
Гравийная смесь	0,20	2,10

Глубина промерзания дорожной одежды составляет: z_пp = 2,0 м и для толщины дорожной одежды 0,32 м величину пучения для осредненных условий l_пуч.ср = 7,0 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_угв = 1 (рис. 4.1[7]); К_пл = 1,1 (табл. 4.4[7]); К_гр = 1,1 (рис. 4.5[7]); К_нагр = 1,0 (рис. 4.2[7]); К_вл = 1,1 (рис. 4.6[7]).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции

l_пуч = l_пуч(ср)К_угвК_плК_грК_нагрК_вл = 7,00.11,11,11.01,1 = 0.9 (см).

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения составляет 6 см, назначать морозозащитный слой не следует.

5. Расчет малого водопропускного сооружения:

Расчет водопропускной трубы:

Исходные данные:

расположение ПК 20+50

категория дороги IV

расчётная вероятность превышения Р = 3% [16, прил.4]);

номер ливневого района –5 [16, прил.3];

площадь водосборного бассейна F = 0,04км²,

средний уклон лога бассейна i_л = 0,0029 доли единиц,

уклон лога у сооружения i_соор = 0,0042 доли единиц,

длина лога бассейна L = 0,26 км,

заложение склонов лога у сооружения m₁ = 50, m₂ = 15,

залесённость бассейна А_л = 0 %;

озёрность и заболоченность бассейна А_б = 0 %;

тип почв –подзолистый.

Определение расчетного расхода:

Расчет максимального расхода ливневых вод:

Максимальный расход ливневых вод определяется по формуле:

, м³/с

где = 0,81 мм/мин‑ интенсивность ливня часовой продолжительности [16, прил.5];

= 1,18‑ коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчётной продолжительности [16, прил.6];

= 0,2‑ коэффициент стока [16, прил.7];

‑ коэффициент редукции, еслиF0,1 км, то=1; в противном случае определяется по формуле ;

Тогда максимальный расход ливневых вод составляет:

м³/с

Объём ливневого стока определяется по формуле:

м³

Расчет максимального расхода талых вод:

Максимальный расход талых вод определяется по формуле:

, м³/с

где К₀ = 0,01‑ коэффициент дружности половодья, [16, прил.9];

n = 0,17‑показатель степени, [16, прил.9];

‑ расчетный слой стока, определяемый по формуле:

= , мм

где= 180 мм ‑ средний слой стока, [16, прил.11];

= 3,5‑ модульный коэффициент, значение которого определяется по графикам [16, прил.14] в зависимости от следующих параметров:

– коэффициент вариации, рассчитывается путем умножения взятого по карте изолиний[16; 2, прил.13] на соответствующий коэффициент в зависимости от площади бассейна;

P - расчетная вероятность превышения;

– коэффициент ассиметрии значение которого для равнинных водосборов принимают= 2.

= 0,5; = 1,25= 0,625;= 2 = 1,25;

=803,5 = 280 мм;

₁ = ₂= 1

Максимальный расход талых вод составляет:

= 0,28м³/с.

Определение расчетного расхода:

В качестве расчетного принимаем наибольший расход из максимального расхода ливневых вод = 1,68 м³/с и максимального расхода талых вод= 0,28 м³/с. Принимаем = 1,68 м³/с.

Расчет отверстия трубы:

Производится расчёт нескольких вариантов круглых труб, в том числе двухочковых, с целью их дальнейшего сравнения и выбора наиболее рационального варианта.

Так как в качестве расчетного расхода принят максимальный расход ливневых вод, расчет отверстия трубы ведется с учетом аккумуляции и производится графоаналитическим способом. Для этого строится кривая аккумуляции и накладывается на график пропускной способности труб (рис. 3). Кривая аккумуляции строится по точкам ее пересечения с осями координат и изображается ломаной линией, состоящей из двух отрезков.

Для одноочковых труб:

Координаты для построения верхнего отрезка:

1-я точка: Н³=0;Q = Q_л0,62 = 1,04 м³/с;

2-я точка: Н³ = а = 22,68 м³; Q = 0,

где = 22,68 м³.

Координаты для построения нижнего отрезка:

3-я точка: Н³ = 0; Q = Q_л = 1,63 м³/с;

4-я точка: Н³ = 0,7а = 7,98 м³; Q = 0.

По полученным координатам строим ломаные линии Q = f(Н³), соединяя верхние части пересекаемых отрезков. Точки пересечения этих линий с кривыми пропускной способности определяют значение расхода воды, проходящего через сооружение, и соответствующее ему значение Н³. Вычисляя кубический корень из Н³, получаем подпор Н.

Рисунок 4 – График пропускной способности труб.

Определение режима работы труб:

При (Н  1,2) ‑ безнапорный режим работы,

где - высота (диаметр) трубы;

при (Н  1,2) ‑ полунапорный режим работы.

Н = 1,15м 1,21,00 =1,2 – для одноочковой трубы d=1,00 м;

Н = 1,00м 1,21,25 =1,5 – для одноочковой трубы d=1,25 м.

Расчет скорости протекании воды в трубе:

Расчет скорости протекания воды в трубе производится в зависимости от режима работы трубы по следующим формулам (для круглой трубы):

при безнапорном режиме:

,м/с

где g‑ ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

h_c - глубина потока в сжатом сечении (h_c = 0,5Н);

для одноочковой трубы d=1,00 м:

м/с;

для одноочковой трубы d=1,25 м:

м/с;

Таблица 8 – Результаты расчетов для различных вариантов труб:

№ варианта	Отверстие трубы, dт, м	Расход с учетом аккумуляции, Q, м3/с	Подпор, Н, м	Режим работы	Скорость воды, v, м/с
1	1,00	0,99	1,15	безнапор.	2,75
2	1,25	1,17	1,00	безнапор.	2,56