2.2. Определение межремонтного срока до капитального ремонта:
Прочность дорожной одежды является одной из основных транспортно-эксплутационных характеристик, определяющих работоспособность и эффективность службы всей дороги. От прочности дорожной одежды зависит надежность обеспечения всех основных транспортно-эксплутационных характеристик дороги: скорости движения, пропускной способности, ровности, шероховатости, изнашиваемости, несущей способности, долговечности, и т.д.
Показателем достаточной прочности дорожной одежды является коэффициент прочности Кпр. - отношение фактических критериев к нормативным.
Прочность дорожной одежды оценивается по трем критериям:
по общему прогибу;
по сопротивлению сдвигу в несвязанных конструктивных слоях;
по сопротивлению растяжению в связанных конструктивных слоях.
Минимально допустимое значение коэффициента прочности (Кпр) определяется в зависимости от типа покрытия, капитальности дорожной одежды и категории дороги (см. таб. 3.1 [2] или таб. 4.7 [1] стр. 80).
Период времени (в годах), за которое происходит снижение коэффициента прочности до минимально-допустимого, называется сроком службы дорожной одежды, или межремонтным периодом, после чего необходим капитальный ремонт.
Определение межремонтного периода для восстановления прочности дорожной одежды производится путём анализа изменения коэффициента прочности (Кпр) в процессе эксплуатации дороги в течение срока службы от момента ввода дороги в эксплуатацию (или предыдущего капитального ремонта) до момента потери прочности (минимальное значение брать из [2] или [3]). Анализ производится по всем критериям предельного состояния.
2.2.1. Анализ прочности по допустимому упругому прогибу
Расчёт на упругий прогиб
При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля.
Данные по расчетному автомобилю приведены в таблице (ОДН 218.046-01 стр.62 табл. П.1.1.)
Таблица 2.2.1
Группа расчетной нагрузки |
Нормативная статическая нагрузка на ось, кН |
Нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля, Qрас, кН |
Расчетные параметры нагрузки |
|
Р, МПа |
Д, см |
|||
А1 |
100 |
50 |
0,60 |
37 |
Величина Np приведенной интенсивности на последний год срока службы определяют по формуле:
Np = fпол · Nm · Sm сут (2.2.1)
fпол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределения движения по ним: fдоп = 0,55 (ОДН 218. стр.27 табл.3.2.);
n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;
Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-ой марки;
Sm сут - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-ой марки и расчетной нагрузки Qрас.
Допускается приближенно принимать суммарный коэффициент приведения Sm сут по таблице (ОДН 218.046-01 стр.64 табл. П.1.3.)
Легковой автомобиль |
Автобусы, Икарус 250 |
Грузовые автомобили, ГАЗ 53 |
Автопоезда, КрАЗ 255В |
45 |
2 |
19 |
4 |
Np = 0,55 · (45 · 0,005 + 2 · 0,7 + 19 · 0,2 + 4 · 1,5) = 6,3 (авт./час)
Час суток |
Коэффициент пересчёта |
Приведенная интенсивность движения |
0-1 |
0,08 |
3 |
1-2 |
0,02 |
1 |
2-3 |
0,01 |
0 |
3-4 |
0,02 |
1 |
4-5 |
0,06 |
2 |
5-6 |
0,14 |
5 |
6-7 |
0,27 |
10 |
7-8 |
0,30 |
11 |
8-9 |
0,52 |
19 |
9-10 |
0,68 |
25 |
10-11 |
1,00 |
37 |
11-12 |
0,84 |
31 |
12-13 |
0,74 |
27 |
13-14 |
0,75 |
28 |
14-15 |
0,83 |
31 |
15-16 |
0,97 |
36 |
16-17 |
1,05 |
39 |
17-18 |
0,95 |
35 |
18-19 |
0,79 |
29 |
19-20 |
0,47 |
17 |
20-21 |
0,26 |
10 |
21-22 |
0,24 |
9 |
22-23 |
0,19 |
7 |
23-24 |
0,12 |
4 |
|
|
Np = 416 авт./сут. |
Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:
Np = 0,7 · Np · Kc /(q(Тсп - 1)) · Трдг · Кn (2.2.2)
Np - приведенная интенсивность на последний год срока службы: Np =416 (авт./сут);
Трдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции: Трдг = 135 (ОДН 218.046-01 табл.П1.6.1.);
Kn - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого: Kn = 1,32 (ОДН 218.046-01 табл. 3.3.);
Кс - коэффициент суммирования определяют по формуле:
Кс = (qTсл - 1)/(q - 1) (2.2.3)
Тсп - расчетный срок службы Тсп = 13 лет (ОДН 218.046-01 табл.П.6.2.);
q - показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам q = 1,017.
Кс = (1,01713 - 1)/(1,017 - 1) = 14,41
Np = 0,7 · 416 · (14,41/(1,01713 – 1)) · 135 · 1,32 = 610 925 авт.
Определим расчетную влажность по формуле:
Wp = Wтаб · (1 + t · νw) (2.2.4)
Wтаб - среднее многолетнее значение относительной (в долях от границы текучести) влажности грунта Wтаб = 0,65% · WТ (ОДН 218.046-01 таб. П.2.1. II д.к.з.; II подзона);
t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности: t = 1,71 (ОДН 218.046-01 приложение 4 табл. П.4.2.).
νw - коэффициент вариации, равный 0,1 (ОДН 218.046-01)
Wp = 0,65 · (1 + 0,1 · 1,71) = 0,76 - от границы текучести
Зная Wp, определяем вид грунта: суглинок тяжелый С = 0,006 МПа, = 7,2о, Егр = 34 МПа (ОДН218.046-01, т.П.2.4, т.П.2.5).
Определим модуль упругости конструкции. Для определения общего исходного модуля упругости вычерчивают конструкцию дорожной одежды и производят расчёт снизу-вверх.
1. Модуль упругости грунта земляного полотна Егр = 34 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.2.5.);
2. Модуль упругости подстилающего слоя песка Еп = 120 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.2.5.);
3. Модуль упругости основания из песчано-гравийной смеси Е = 200 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.3.8.);
4. Модуль упругости основания - фракционированный щебень Е = 450 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.3.9.);
5. Модуль упругости нижнего слоя покрытия из черного щебня. Е = 800 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.3.5.);
6. Модуль упругости верхнего слоя покрытия - плотный асфальтобетон Е = 2400 МПа (ОДН 218.046-01 табл.П.3.2.).
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии: