Строительство автомобильных дорог (стр. 4 из 23)

На участках совмещения с существующей дорогой при прохождении через заболоченные места выторфовку производят на полную глубину под уширяемую часть земляного полотна. Отсыпка насыпи до минерального дна производятся дренирующим грунтом.

Коэффициент уплотнения грунта принят 0,98 при коэффициенте относительного уплотнения 1,08.

Откосы земляного полотна укрепляются засевом трав с плакировкой.

Объемы земляных работ подсчитаны по поперечникам с учетом поправок на дорожную одежду, устройство виражей, замену грунта после выторфовки, снятие растительного слоя, отсыпку берм под знаки, потери грунта при транспортировании.

Проектом предусмотрено рыхление существующих откосов и устройство уступов.

Местоположение и объемы работ по отсыпке берм под знаки и нарезке уступов отражены в отдельной ведомости.

Общий объем оплачиваемых земработ составляет 207378 м³ или 17358 м³ на 1 км дороги.

Распределение объемов работ по видам разработки и транспортировки приведено на графиках попикетного распределения земляных масс и в покилометровой ведомости объемов земляных работ.

2.5 Дорожная одежда

Согласно заданию на проектирование в проекте принят усовершенствованный капитальный тип покрытия, дорожная одежда рассчитана на перспективный период 16 лет.

Расчет прочности дорожной одежды произведен под осевую нагрузку автомобилей группы А, приведенная интенсивность движения – 222,7 ед/сутки.

Конструкция дорожной одежды рассчитана согласно «Проектированию нежестких дорожных одежд» ОДН 218.046-01.

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости:

ΣN_р=0,7N_р(К_с/q^(Тсл-1))Т_рдгК_n (2.1)

Где

К_с - коэффициент суммирования (табл. П.6.5)

N_р - приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сутки

Т_рдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции

К_n– коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого

ΣN_р=0,7^.222,7(15/1,04¹⁴)145^.1,38=27046 авт.

Исходя из наличия дорожно-строительных материалов в проекте разработана следующая конструкция дорожной одежды (тип I), которая устраивается на всем реконструируемом участке дороги.

Таблица 2.2 Расчетные параметры дорожной одежды

№ п/п	Материал слоя	Высота слоя, см	Е, по упругому прогиб	Е, по сдвигу	Расчет на растяжение при изгибе				Источники обоснования
					Е, Мпа	Rо, Мпа	a	m
1	А/б плотный БНД 90/130	5	2400	1200	3600	9,50	5,4	5,0	Пр.3
2	А/б пористый БНД 90/130	6	1400	800	2200	7,80	6,3	4,0	Пр.3
3	Щебень фракцированный заклинкой из изверж.пород основания	30	250	250	250	Пр.3
4	Песок крупный гравелистый	25	130	130	130	Пр.3
5	Песок мелкий	100	100	100	Пр.2

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Рисунок 2.1 Схема конструкции дорожной одежды.

Расчет ведем послойно, начиная с подстилающего слоя по номограмме рис.3.1:

1) Е_н/Е_в=Е^гр/Е^пс=100/130=0,769

По приложению 1 табл.П.1.1 p=0,6 МПа, D=37 см

h_в/D=h_щеб1/D=25/37=0,68

Е^пс_общ/Е^пс=0,86

Е^пс_общ=0,86^.130=112 МПа

2) Е^пс_общ/Е^щеб=112/250=0,448

h_щеб/D=30/37=0,81

Е^щеб_общ/Е^щеб=0,69

Е^щеб_общ=0,69^.250=173 МПа

3) Е^щеб_общ/Е^аб1=173/1400=0,124

h_аб1/D=6/37=0,16

Е^аб1_общ/Е^аб1=0,152

Е^аб1_общ=0,152^.1400=213 МПа

4) Е^аб1_общ/Е^аб2=213/2400=0,09

h_аб2/D=5/37=0,14

Е_общ/Е^аб2=0,10

Е_общ=0,10^.2400=242 МПа

Определяем требуемый модуль упругости:

Е_тр=98,65[lg(ΣN_p)-3,55] (2.2)

Е_тр=98,65[(lg27046)-3,55]=87 МПа

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

К_пр=Е_общ/Е_тр (2.3)

К_тр=242/87=2,78

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу – 1,20.

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

Т=τ_нр (2.4)

Для определения τ_н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок мелкий) со следующими характеристиками: Е_н=100 МПа (табл.П.2.5), φ=14⁰ и с=0,004 МПа (табл.П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:

Е_в=Σⁿ_i=1Е_ih_i/Σh_i (2.5)

Где

n – число слоев дорожной одежды;

Е_i – модуль упругости i-го слоя;

h_i – толщина i-го слоя.

Значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл.П.3.2 при расчетной температуре +20⁰С.

Е_в=[(1200^.5)+(800^.6)+(250^.30)+(130^.25)]/66=327 МПа

По отношениям Е_в/Е_н=327/100=3,27 и h_в/D=66/37=1,78 и при φ=26⁰ с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

τ_н=0,025 МПа

Таким образом:

Т=0,025^.0,6=0,015 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле:

Т_пр=с_N*к_σ+0,1γ_срz_опtgφ_вт (2.6)

Где:

с_N – сцепление в грунте земляного полотна, МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл.П.2.6 или П.2.8);

к_σ – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания;

z_оп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

γ_ср – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³;

φ_вт – расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки (табл.П.2.4);

0,1 – коэффициент для перевода в МПа.

Т_пр=0,006^.3+0,1^.0,002^.66^.tg14⁰=0,021 МПа

Определяем коэффициент прочности по сдвигоустойчивости:

К_пр=0,021/0,015=1,4 , что больше К^тр_пр=1,00

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжении при изгибе.

Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели – часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя.

Е_н=173 МПа;

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливают по формуле:

Е_в=Σⁿ_i=1E_ih_i/ Σⁿ_i=1h_i (2.7)

Где:

Е_i – модуль i-го слоя;

h_i – толщина i-го слоя.

Е_в=3600^.5+2200^.6/11=2836 МПа

По отношениям h_в/D=11/37=0,30 и Е_в/Е_н=2836/173=16,4 по номограмме находим определяем σ_р`=2,3 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

σ_р= σ_р`рк_в (2.8)

σ_р=2,3^.0,6^.0,85=1,17 МПа

Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

R_N=R_ok₁k₂(1-V_Rt) (2.9)

Где:

R₀ – нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (табл.П.3.1);

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

k₂ – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6);

V_R – коэффициент вариации прочности на растяжение (приложение 4);

t – коэффициент нормативного отклонения (приложение 4).

R₀=7,80 МПа – для нижнего слоя асфальтобетонного пакета.

k₁=а/^mÖSN_р (2.10)

Где

m – показатель степени, учитывающий свойства монолитного слоя (табл.П.3.1) – 4,0

а – коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а так же вероятность совпадения во времени расчетной температуры покрытия и расчетного состояния рабочего слоя по влажности (табл.П.3.1) – 6,3