Материал: 2493
жения от среднего ожидаемого (см. табл. 1.9); Кс − коэффициент суммирования [см. формулу(1.6) или табл. 1.11],
|
|
|
|
= |
сл |
, |
|
(2.4) |
||||
|
= 0,7∙1822,01∙ |
|
12,60 |
|
∙135∙1,38 = 1848064,7. |
|
|
|
||||
|
|
|
( |
|
) |
|
|
|
||||
|
2.1.3. Расчет конструкции1,05 |
на прочность |
|
|
|
|||||||
|
Критерии расчета конструкции нежестких дорожных одежд: |
|
|
|
||||||||
|
1) расчет конструкции в целом по допускаемому упругому проги- |
|||||||||||
бу (вся конструкция считается); |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2) расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта |
|||||||||||
и малосвязных конструктивных слоев; |
И |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
3) расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев уста- |
|||||||||||
лостномуразрушению от растяжений при изгибе. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|||
|
Дополнительно необходимо производить расчет на морозоустой- |
|||||||||||
чивость и дренирование. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу. |
|||||||||||
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям |
||||||||||||
прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии |
|
|
||||||||||
|
и |
А |
|
тр |
|
(2.5) |
||||||
где Е |
о щ |
|
|
|
|
упр |
|
|
|
− |
||
|
модуль упругости конструкции, МПа; Е |
|
||||||||||
общ − общий расчетный |
|
|
≥ |
|
|
∙ |
|
, |
|
min |
|
|
минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа; упртр − требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого
уровня надежности (см. табл. 1.3). |
|
|
|
|
ВеличинуСминимального требуемого общего модуля упругости |
||||
конструкции вычисляют по эмпирической формуле |
|
|||
где с – эмпирический |
= 98,65 lg |
)− |
, |
(2.6) |
|
|
|
||
параметр для расчетной нагрузки на ось, с = 3,25.
Еmin = 98,65 ∙ [lg(1848064,7) − 3,25] = 296,93 МПа. Еобщ = 296,93 ∙ 1,1 = 326,62 МПа.
Независимо от результата, полученного по формуле (2.5), требуемый модуль упругости должен быть не менее указанного в табл. 1.29.
Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя:
= |
|
таб +∆ |
|
− ∆ |
|
∙(1+0,1 )− ∆ ), |
(2.7) |
56
где таб − среднее многолетнее значение относительной (доли от границы текучести) влажности грунта в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СП [2] по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.) и при суммарной толщине одежды до 0,75м в зависимости от дорожно-климатических зоны и под зоны, схемы увлажнения земляного полотна, типа грунта (см. табл.
1.12]);∆ − поправка на особенности рельефа территории (см. табл.
и |
|
∆ |
|
− поправка на конструктивные особенности проезжей части |
||||||
1.13); |
|
|
||||||||
|
обочин (см. табл. 1.14); − поправка на влияние суммарной толщины |
|||||||||
стабильных слоев |
дорожной одежды (рис. 1.5); t − коэффициент норми- |
|||||||||
|
|
∆ |
|
|
|
|||||
рованного отклонения, |
принимаемый в зависимости от требуемого |
|||||||||
уровня надежности (см. табл. 1.15). |
И |
|
||||||||
|
|
|
|
= (0,62+0 −0,02)∙ |
(1+0,1∙1,32)−0 = 0,67 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
. |
|
|
Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения |
|||||||||
расчетных параметров. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Назначаем характеристики асфальтобетонных слоев покрытия: |
|||||||||
|
1) модуль упругости Е по допустимому прогибу берем из табл. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
1.21 при температуре 10 ºС; |
|
|
|
|||||||
|
2) модуль упругости Е по сдвигоустойчивости назначаем по табл. |
|||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
1.21 при температуре, котораяАназначается в зависимости от дорожно- |
||||||||||
климатической зоны: I ДКЗ − 10 ºС; II ДКЗ − 20 ºС; III ДКЗ − 30 ºС,; IV |
||||||||||
ДКЗ − |
|
|
С |
|
|
|
|
|
||
40 ºС; V ДКЗ − 50 Сº. |
|
|
|
|||||||
3) характеристики на растяжение при изгибе берём по табл. 1.22. Все остальные материалы слоев основания (несущие и дополни-
тельные) принимаем по табл. 1.22 −1.28. Расчетные значения модулей упругости грунтов назначаем по табл. 1.16 −1.18 при значениях
Wp = 0,67 и ΣNp = 1848064,7;
5) расчетные значения сдвиговых характеристик песков и песчаных слоев в зависимости от расчетного числа приложения расчетной нагрузки принимаем по табл. 1.17 и 1.18: φст= 31 ºС; сст=0,003 МПа;
φд= 22 ºС; сд = 0,003 МПа.
На основе полученных данных формируем табл. 2.3 расчетных показателей варианта конструкции дорожной одежды.
57
Таблица 2.3. Расчетные характеристики материалов слоёв |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е, МПа, |
|
|
Расчёт на растяже- |
||||
Материал слоя |
|
h, |
|
|
при расчёте по |
|
ние при изгибе |
|
||||||||
|
допустимому |
|
по сдвигоустойчи- |
|
|
|
|
|||||||||
|
см |
|
Е, |
R0, |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
упругому |
|
вости (tº, С |
α |
m |
|||||||
|
|
|
|
|
прогибу(10º) |
|
зависит от ДКЗ) |
МПа |
МПа |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
А/б высокоплотный, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I марка, мелкозернистый |
|
6 |
2400 |
|
|
|
|
550 |
|
4600 |
9,5 |
6,3 |
5 |
|||
(БНД 90/130) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А/б плотный, крупнозер- |
|
6 |
2400 |
|
|
|
|
550 |
|
3600 |
9,5 |
6,3 |
5 |
|||
нистый (БНД 90/130) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
А/б пористый(БНД 90/130) |
6 |
1400 |
|
|
|
|
510 |
|
2200 |
7,8 |
7,6 |
4 |
||||
Песок средней крупности, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
− |
− |
|||
укрепленный шлаковым |
|
11 |
|
500 |
|
|
|
|
500 |
|
500 |
|||||
вяжущим (М40) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПГС |
|
|
|
x |
|
220 |
|
|
|
|
220 |
|
220 |
− |
− |
− |
Подстилающий грунт: |
|
|
|
|
|
|
|
Е=100 МПа |
|
|
|
|
||||
|
- |
|
100 |
|
|
|
φст=31 °С |
100 |
− |
− |
− |
|||||
песок средний |
|
|
|
|
|
|
с=0,003 МПа |
|||||||||
|
= 0,67 |
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=22 °С |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
с =φ0,003д |
МПа |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|||
Послойный расчет ведём сверху вниз: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1) |
|
|
Eо щ |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
h1 |
|
E1=2400 |
|
Еобщ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
На основе даннойирасчетной схемы производим расчет слоев по |
||||||||||||||||
принципу «сверху− вниз»: |
= |
= 0,15; |
|
|
|
|
(2.8) |
|||||||||
|
С |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
общ = |
, |
= 0,13, |
|
|
|
|
(2.9) |
|||||
Отсюда определяем по номограмме значение |
|
|
|
|
||||||||||||
|
общ |
|
|
|
|
общ |
|
|
|
|
|
МПа, |
|
(2.10) |
||
где h – |
толщина первого слоя, см; D – диаметр колеса, D = 39 см (см. |
|||||||||||||||
|
= |
= 0,12;→ |
|
|
= 0,12∙2400 = 264 |
|
|
|
|
|||||||
табл. 1.4). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для определения |
|
общ′ пользуемся номограммой для определения |
||||||||
общего модуля упругости на рис. 1.7. |
|
|
||||||||
2) |
Еобщ' |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
E2=2400 |
|
|
Еобщ'' |
общ′ 6 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
= |
39 = 0,15; . |
||
Тогда определяем по |
номограмме значение |
|||||||||
|
|
|
= |
|
= 0,1 |
|||||
3) |
общ′′ = |
|
|
общ;→′′ |
общ = 0,09∙2400 = 216 МПа. |
|||||
h3 |
E3=1400 |
|
|
|
|
|
общ′′′ |
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о щ |
′′′ |
|
|
=Д= 0,15; |
||||
|
|
|
|
А′ |
216 |
|||||
|
|
|
|
|
номограммео щ |
значение: |
||||
Тогда определяем по |
|
;→ |
|
== 1400 = 0,15. |
||||||
|
|
′′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общ |
б |
|
|
|
|||||
4) |
и= |
= 0,13∙1400 = 182 МПа. |
||||||||
|
С |
|
общ′′′ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h4 |
E4=500 |
|
|
|
|
общ′′′′ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
= 0,28; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
общ′′′ = = 0,34.
Тогда определяем по номограмме значение:
общ′′′′ = 500;→ ′′′′общ = 0,31∙500 = 155 МПа.
59
5) общ′′′′
E5=220
x
Eгр=100
гр = = 0,45(ось у);
общ′′′′ = = 0,70 (кривая линия).
Тогда определяем по номограмме значение обратным направлением:
== 0,22;→∙ = 0,22∙ 39 = 9 см.
Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и в малосвязных конструктивных слоях. Недопустимые деформации
сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного |
||||||
|
|
Д |
|
|||
полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие |
|
|||||
|
пр |
|
|
Тпр |
И |
|
|
Кпосдвигу |
|
Т |
(2.11) |
||
где Т − активное расчетное |
А |
|
|
|
||
напряжение сдвига (часть сдвигающего на- |
||||||
|
|
≥ |
|
, |
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
пряжения, непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее |
||||||
опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки (1.12); Тпр − предельнаяивеличина активного напряжения сдвига (в той
же точке), превышен е которой вызывает нарушение прочности на
сдвиг (1.13).
Для расчета пр н маем значения модулей упругости E из столбца по сдвигоустойчивости. Формируем расчетную схему (рис. 2.1) по кри-
терию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.
Определяем значение средневзвешеннего модуля упругости всей кон-
струкции: |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Есрвзв |
= |
Е ∙ |
+ |
∙ + |
∙ + |
∙ + |
∙ |
(2.12) |
|
взв |
|
|
|
|
+ |
+ + |
+ |
; |
|||
ср |
= |
550∙6+550∙6+510∙6+500∙11+220∙9 |
= 451,05 |
МПа |
. |
||||||
|
|
|
|
6+6+6+11+9 |
|
|
|||||
60