Конструирование и расчет дорожных одежд

 

при φ = 18.80 с помощью номограммы (рис. 3.3[3]) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки

 

= 0.01 МПа

T = 0.006 МПа

 

 

 

 

Определим активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя:

,     (3.11)

 

где - сцепление в грунте земляного полотна = 2.95 МПа (приложение 2, таблица п. 2.4 [3]),

- коэффициент, учитывающий особенности работы  конструкции на границе песчаного  слоя и нижним слоем несущего основания, принимаем = 1 (стр. 34[3]),

- глубина  расположения поверхностного слоя, проверяемого на сдвиго-устойчивость, от верха конструкции = 68 см,

- средневзвешенный  удельный вес конструктивных  слоев расположенных выше проверяемого  слоя=0.002 кг/см3,

- расчетная  величина угла внутреннего трения  материала проверяемого слоя  при статическом действии нагрузки, принятая 18.80.

 

Тпр=0,05

 

Кпр=8,3>1, что больше (таблица 3.1[3]).

 

Вывод: конструкция удовлетворяет условиям прочности по сдвигу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Расчёт дорожной одежды на сопротивление монолитных слоёв усталостному растяжению от растяжения при изгибе

 

В монололитных слоях дорожной одежды возникающие при прогибе одежды напряжение под действием повторных кратковременных нагрузок не должны в течении заданного срока службы приводить к образованию трещин  от усталостного разрушения.

Для этого должно быть обеспечено условие

 

,

где -требуемый коэффициент прочности с учётом заданного уровня надёжности

- прочность материала слоя с учётом усталостных явлений

- наибольшее  растягивающее напряжение определяют по формуле

,       (3.12)

 

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку,

- коэффициент, учитывающий особенности напряженного  состояния покрытия конструкции  под спаренным балом, принимают  равным = 0.85.

р = 0.6 расчетное давление, принимается по таблице п. 1.1 приложения 1[3].

 

Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели – часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, то есть щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис. 3.1[3].

 

Ен=Еобщ=140  МПа

Определяем модуль упругости верхнего слоя по формуле:

 

,      (3.13)

 

где n – число слоев дорожной одежды,

- модуль  упругости верхнего слоя,

- толщина  первого слоя.

 

Ев=3508 МПа

 

Модули упругости слоев назначены по таблице п. 3.1[3].

 

 

По отношениям:

 

Hв/D=12/37=0.32

 

Ев/Ен=3508/140=25,06

по номограмме рис. 3.4[3] определяем МПа.

 

8 МПа

 

Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

при R0 = 8 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (таблица п. 3.1[3])

 

VR = 0.1 (таблица п. 4.1[3])

t = 1.71 (таблица п. 4.2[3])

 

RN = R0 ∙ K1 ∙ K2 ∙ (1 – VR ∙ t),     (3.14)

 

где R0 – нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе, при расчетной низкой весенней температуре, при однократном приложении нагрузки (Приложение 3 таблица п. 3.1[3]),

K1 – коэффициент, отражающий влияние на прочность усталостных процессов,

VR – коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4[3]),

K2 – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов = 0.9 (таблица п. 3.6[3]).

 

,      (3.15)

 

где m = 5.5 – показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 3 таблица п. 3.1[3]),

= 5.2 –  коэффициент, учитывающий различие  в реальном и лабораторном  режимах растяжения повторной нагрузкой, а так же вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности (таблица п. 3.1[3]).

 

К1=0,28

 

RN = 8 ∙ 0.28 ∙ 0.8 ∙ (1 – 0.1 ∙ 1.71) = 1,49 МПа

 

, что  больше чем Kтрпр = 1.0 (таблица 3.1[3]).

 

Вывод: выбранная конструкция удовлетворяет критериям прочности.

 

 

 

4.4 Расчет нежестких дорожных одежд на морозоустойчивость

 

В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных условиях: гидрологических и грунтовых. Наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожной одежды.

 

zпр = 2,53 м – средняя глубина промерзания грунта в Томской области.

 

Определим величину возможного морозного пучения.

 

,     (3.6)

 

где = 6.17см – величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемый по рис. 4.3[3] в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (таблица 4.1[3]) и глубины промерзания zпр,

= 0.53 – коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или дополнительно стоящих поверхностных вод (рис. 4.1[3]),

= 1[7],

= 1.1 – коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (таблица 4.5[3]),

= 0.70– коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2[3]),

= 1,00– коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (рис. 4.6[3]).

 

=2,52 см

 

= 4.8 см – допускаемое для данной конструкции пучение грунта (таблица 4.3[3]).

 

Вывод: По данным расчета получено, что грунт земляного полотна не промерзает. Конструкция считается морозоустойчивой, так как соблюдено условие ≤ . Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя расчет не выполняется.