Строительство автомобильных дорог (стр. 5 из 23)

k₁=6,3/⁴Ö27046=0,491

t=1,39; k₂=0,80

Отсюда

R_N=7,8^.0,491^.0,8(1-0,1^.1,39)=2,64 МПа

Находим коэффициент прочности

К_пр= R_N/s_r=2,64/2,19=1,21, что больше чем К_пр^тр=1,00

Вывод: Выбранная конструкция удовлетворяет критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

1. По приложению 5 табл.5.1 назначаем для каждого слоя коэффициент теплопроводности.

Таблица 2.3 Коэффициенты теплопроводности дорожной одежды.

Материал	Толщина слоя hод, м	Коэффициент теплопроводности lод
Плотный а/б	0,05	1,40
Пористый а/б	0,06	1,25
Щебень фракцированный	0,30	1,86
Песок гравелистый	0,25	Талый – 1,74 Мерзлый – 2,32

2. Определяем глубину промерзания по карте (рис.4.4), для Карелии – 1,4 м, и по формуле:

Z_пр=Z_пр^ср1,38 (2.11)

Z_пр=1,4^.1,38=1,93»2 м

Для глубины промерзания 2 м по номограмме (рис.4.3) находим величину пучения для кривой (песок мелкий – II группа, слабопучинистая) – l_п(ср)=1 см.

3. Далее находим поправочные коэффициенты

Уровень грунтовых вод от поверхности, - 0,8 м

К_угв=0,7 (рис.4.1)

К_нагр=0,81 (рис.4.2)

К_вл=1,0 (табл.4.6)

К_гр=1,0 (табл.4.5)

К_пл=1,0 (табл.4.4) при К_упл=1,01-0,98

Тогда

l_пуч=l_пуч(ср)К_угв К_нагр К_вл К_гр К_пл (2.12)

l_пуч=1^.0,7^.0,81^.1,0^.1,0^.1,0=0,57 см

Согласно табл.4.3, l_доп=4 см, что больше полученного нами, следовательно, данная конструкция дорожной одежды не требует дополнительного морозозащитного слоя.

Анализ выполненных расчетов позволяет сделать вывод, что принятая конструкция дорожной одежды имеет запасы прочности, сопротивлению сдвигу и сопротивлению растяжению при изгибе.

В качестве альтернативного варианта разработана следующая конструкция дорожной одежды. Она также будет устраиваться на всем протяжении участка дороги.

Таблица 2.4 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	12	2400	1200	3600	9,50	5,4	5,0	Пр.3
2	Черный щебень, уложенный по способу заклинки	15	600	600	600	Пр.3
3	Щебеночная/гра-вийная смесь с максимальным размером зерен С5-40 мм (ГОСТ 25607)	25	260	260	260	Пр.3
4	Песок мелкий	100	100	100	Пр.2

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Рисунок 2.2 Схема конструкции дорожной одежды.

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

2) Е^пс_общ/Е^щгс=100/260=0,385

h_щгс/D=25/37=0,68

Е^щгс_общ/Е^щеб=0,57

Е^щгс_общ=0,57^.260=148 Мпа

3) Е^щгс_общ/Е^чщ=148/600=0,247

h_чщ/D=15/37=0,41

Е^чщ_общ/Е^чщ=0,38

Е^чщ_общ=0,38^.600=228 Мпа

4) Е^чщ_общ/Е^аб=228/2400=0,095

h_аб/D=12/37=0,32

Е_общ/Е^аб=0,17

Е_общ=0,16^.2400=408 Мпа

Определяем требуемый модуль упругости:

Е_тр=98,65[(lg27046)-3,55]=87 Мпа

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

К_тр=408/87=4,69

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 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 2.5.

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

Е_в=[(1200^.12)+(600^.15)+(260^.25)]/52=575 Мпа

По отношениям Е_в/Е_н=575/100=5,75 и h_в/D=52/37=1,405 и при φ=26⁰ с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

τ_н=0,024 Мпа

Таким образом:

Т=0,024^.0,6=0,0144 Мпа.

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле 2.6.

Т_пр=0,006^.3+0,1^.0,002^.52^.tg14⁰=0,021 Мпа

Определяем коэффициент прочности по сдвигоустойчивости:

К_пр=0,021/0,0144=1,46 , 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 слоя, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя.

Е_н=228 Мпа;

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливают по формуле 2.7.

Е_в=3600^.12/12=3600 Мпа

По отношениям h_в/D=12/37=0,32 и Е_в/Е_н=3600/228=15,8 по номограмме находим определяем σ_р`=2,25 Мпа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле 2.8.

σ_р=2,25^.0,6^.0,85=1,15 Мпа

Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле 2.9.

R₀=9,50 Мпа – для слоя асфальтобетонного пакета.

k₁=5,4/⁵Ö27046=0,701

t =1,39; k₂=0,90

Отсюда

R_N=9,50^.0,701^.0,90(1-0,10^.1,39)=5,16 Мпа

Находим коэффициент прочности

К_пр= R_N/s_r=5,16/1,15=4,49, что больше чем К_пр^тр=1,00

Вывод: Выбранная конструкция удовлетворяет критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

1. По приложению 5 табл.5.1 назначаем для каждого слоя коэффициент теплопроводности.

Таблица 2.5 Коэффициенты теплопроводности дорожной одежды.

Материал	Толщина слоя hод, м	Коэффициент теплопроводности lод
Плотный а/б	0,12	1,40
Черный щебень уложенный по способу заклинки	0,15	0,52
Щебеночная/гравийная смесь	0,25	2,10