Пример 2

Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным покрытием на дороге IV категории.

Исходные данные

дорога имеет две полосы движения шириной по 3 м;

ширина земляного полотна - 10 м;

расчетный срок службы покрытия - 25 лет;

расчетная нагрузка от колеса на дорожную одежду =50 кН;

общая суточная интенсивность движения расчетной нагрузки по проектируемой дороге на конец срока ее службы - 500 ед./сут. на полосу;

схема увлажнения рабочего слоя - 1;

грунт земляного полотна - супесь легкая;

расчетная влажность грунта ;

глубина промерзания - 0,5 м;

дорожно-климатическая зона - IV;

материал покрытия - бетон класса 3,6;

материал основания - песок среднезернистый, коэффициент фильтрации - 6 м/сут.

Назначение расчетных характеристик грунта и материалов дорожной одежды

Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:

1) Требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл.3.1 Рекомендаций:

для заданной интенсивности движения уровень надежности - 0,80; коэффициент прочности - =0,87.

2) Расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле (П.2.1) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S:

,

где =0,57;

=0,00 (равнинные районы);

=0,00;

=0,00, т.к. ;

=0,84 при =0,80.

Получаем .

3) Расчетный модуль упругости грунта по табл.П.2.5 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S при ; =55 МПа.

4) Определение расчетной повторности нагружения.

Находим интенсивность движения в первый год:

ед./сут.

Расчетную повторность нагружения по формуле (3):

.

5) Расчетные характеристики сопротивления грунта сдвигу по табл.П.2.4 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S:

для супеси легкой =12°; =0,005 МПа.

6) Плотность грунта 1,9 т/м .

7) Модуль упругости материала верхнего слоя основания (песок среднезернистый) по табл.П.2.5 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S:

8) Характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл.П.2.6 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S - =27°; =0,002 МПа.

9) Модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл.П.1.1 Рекомендаций:

для бетона класса 3,6; =45, =32000 МПа.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Глубина промерзания конструкции 0,5 м, что меньше 0,6, поэтому расчет дорожной одежды на морозоустойчивость не требуется.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

Значение удельного притока воды по табл.5.3 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S для IV дорожно-климатической зоны и 1-й схемы увлажнения земляного полотна отсутствует. Принимаем полную толщину дренирующего слоя равной 0,20 м.

Назначение конструкции дорожной одежды

Назначаем следующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие - цементобетон класса 3,6; =32000 МПа;

основание - песок среднезернистый; =120 МПа; =35 см.

Определение эквивалентного модуля упругости

По формуле (3.13) Рекомендаций: при =20 см; =120 МПа;

=55 МПа рассчитываем :

см.

По формуле (3.12) Рекомендаций, при =50 см, определяем :

МПа.

Определение расчетной прочности бетона

По формуле (3.8), при =887724, находим .

По формуле (1) приложения 1, при =1,2 и =0,46, определяем:

МПа.

Определение толщины покрытия

По формуле (П.2.3) Рекомендаций определяем расчетную нагрузку:

кН.

По формуле (3.10) определяем радиус отпечатка колеса при =0,6 МПа:

см.

Для нескольких значений определяем:

- по формуле (3.11);

- по табл.3.4;

- по формуле (3.9);

- по формуле:

Значения указанных величин приведены в табл.2.

Таблица 2

#G0Значение , см	, см
18	76,48	2,55	0,89	0,51
20	84,98	2,30	0,84	0,46
22	93,48	2,14	0,78	0,42

4) Строим график зависимости , с помощью которого находим значение =20 см, соответствующее требуемому значению =0,46.

Расчет по сдвигу в грунте земляного полотна

По табл.3.7 Рекомендаций находим =1600 МПа.

Расчет производится в соответствии с пп.3.30-3.37 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S:

1) По формуле (3.12) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S

МПа.

2) 860/55=15,64.

3) 40/33=1,21.

4) По номограмме (3.3) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S, при 12° 0,02.

По формуле (3.13) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S 0,02·0,6=0,012 МПа.

Предельное напряжение сдвига ( ) в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S,

где 0,005 МПа;

1,0;

20+20=40 см;

36° (табл.П.2.4 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S);

0,002 кг/см ;

0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

0,005+0,1·0,002·40·tg 36°=0,0108 МПа;

0,0108/0,012=0,9, что больше 0,87 (см. табл.3.1 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

Расчет промежуточного слоя (песка) на устойчивость против сдвига (по #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S)

1) 1600 MПa.

2) 1600/120 =13,33 МПа.

3) 20/33=0,61.

4) По номограмме (3.2) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S:

65,9 МПа; 1600/65,9=24,28; 0,09 МПа.

По формуле (3.13) 0,029·0,6=0,0174 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига ( ) в песчаном слое определяем по формуле (3.14) #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S,

где =0,002 МПа;

=4,0;

=20 см;

=34° (табл.П.2.6 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S);

=0,0024 кг/см ;

0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

МПа;

;

=0,87 (см. табл.3.1 #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S).

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.