Материал: Проектирование жестких дорожных одежд. учебное пособие. Гладышева И.А., Самодурова Т.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

1. Задание для проектирования

Запроектировать дорожную одежду с асфальтобетонным покрытием и монолитным цементобетонным основанием в Воронежской области на дороге III категории.

Интенсивность движения на последний год эксплуатации перед капитальным ремонтом – 2800 авт./сут., ежегодный рост интенсивности движения p= 4 %.

Состав движения: легковых и легких грузовых - 40 %, грузовых с нагрузкой на ось 2-5 т – 14 %, 5-8 т – 7 %, 10 т – 30 %, автобусов – 9 %.

Расчет конструкции на морозоустойчивость не требуется.

Исходные данные для расчета дорожной одежды:

- расчетный срок службы асфальтобетонного покрытия – 15 лет;

- интенсивность движения расчетной нагрузки на полосу в конце срока эксплуатации дорожной одежды – 793 ед./сут.;

- дорожно-климатическая зона – III;

- схема увлажнения рабочего слоя – I;

- грунт земляного полотна – песок мелкий;

- материал покрытия – асфальтобетон на основе БНД 60/90;

- материал основания – бетон класса B_tb 2,4 (P_tb30).

2. Определение расчетной нагрузки и интенсивности движения.

2.1. За расчетную нагрузку принимаем нагрузку группы А₁ (табл. 2.1), имеющую следующие характеристики:

нормативная статическая нагрузка на ось – 100 кН;
нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля Q =50 кН;
среднее удельное давление колеса на покрытие p=0,6 МПа;
расчетный диаметр отпечатка колеса: движущегося D_д=37 см; неподвижного D_н=33 см, диаметр площадки силового контакта верхнего слоя с нижележащим D = 50 см.

2.2. Определяем число приложений расчетной нагрузки к расчетному сечению за срок службы дорожной одежды при заданном значении интенсивности движения расчетной нагрузки в конце срока эксплуатации дорожной одежды N_p=793 ед./сут., по формуле (2.10):

К_с =(q^Тсл-1) /(q-1) = (1,04¹⁵ – 1) / (1,04 – 1) = 20, Т_рдг = 135, k_п = 1,49.

3. Конструирование дорожной одежды

Назначаем конструкцию дорожной одежды и определяем расчетные характеристики материалов конструктивных слоев.

Принимаем предварительно следующую конструкцию дорожной одежды:

- покрытие – асфальтобетон мелкозернистый плотный на битуме БНД 60/90. Модуль упругости асфальтобетона на растяжение при изгибе Е_а=4500 МПа, R₀=9,8 МПа (табл. 5.2), минимальная толщина слоя асфальтобетона h_a=16,5 см (табл. 5.1);

- основание цементобетон класса B_tb2,4; P_tb30, Е_б=26000 МПа (табл. 2.10), h_б=16,0 см (табл. 5.1);

- технологический слой – щебень – 7 см;

- дополнительный слой – песок мелкозернистый Е_п=100 МПа; φ=25º; φ_ст=31º; С=0,007 МПа; h=20 см;

- грунт земляного полотна – суглинок легкий.

4. Определение расчетных характеристик материалов и грунта

Определяем расчетные характеристики грунта земляного полотна и песка.

4.1. Расчетная влажность грунта определяется по формуле (2.13):

где = 0,64 (табл. 2.18); = 0 (табл. 2.19); = 0,04 (табл. 2.20); = 0 (рис. 2.2); t = 1,32 (см. табл. 2.21).

W_р = (0,64 + 0 – 0,04)(1 + 0,1·1,32) = 0,68.

Отсюда расчетные характеристики грунта: Е_гр=43 МПа (табл. 2.23); φ_гр=6,1º; φ_ст=19º; С_гр=0,007 МПа (табл. 2.22).

4.2. Расчетные характеристики песка мелкозернистого: Е_упр= 100 МПа (табл. 2.23); φ= 25º; φ_ст= 31º; С = 0,002 МПа (табл. 2.24).

5. Определение общего модуля упругости грунта и дополнительного слоя

Модуль упругости грунта земляного полотна и дополнительного слоя определяем по формуле (3.10):

Значение h_э определяем по формуле (3.11):

6. Расчет основания по условию сдвигоустойчивости

6.1. Проводим расчет по условию сдвигоустойчивости в грунте земляного полота.

Находим отношения Е_ср/Е_гр=18,2 и h/D_н = 52,5/33 = 1,59, по номограмме (см. рис. 3.6) при известном 6,1грунта находим удельное активное напряжение сдвига τ=0,0114 МПа,

МПа.

Допускаемое напряжение сдвига (формула (3.16)):

где К_д=1,0; С_N =0,007 МПа; _ср= 0,002 кг/см³; _ст=19º.

Находим отношение T_np/ T= 0,0102 / 0,0058=1,49, что больше K_np=0,94, следовательно, условие сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна выполняется.

6.2. Проводим расчет песчаного слоя по условию сдвигоустойчивости.

Е_ср/Е^/_общ = 1203,4 /57,63 = 20,9 и h/D_н = 32,5/33 = 0,98, по номограмме (см. рис. 3.6) при 25 находим удельное активное напряжение сдвига τ=0,0186 МПа.

T= 0,0186·0,6=0,01116 МПа.

Предельное допускаемое напряжение сдвига в песке при К_д =3,0; С_N = 0,002 МПа; φ_ст= 31º равно:

Находим отношение T_np/T= 0,0163/0,01116=1,46; что больше K_np= 0,94, следовательно, условие сдвигоустойчивости в песке обеспечено.

7. Проверка расчетом толщины цементобетонного основания

7.1. Условно заменяем толщину слоя цементобетона и слоя асфальтобетона эквивалентным им по прочности слоем цементобетона Н_экв , рассчитав ее по формуле (5.2):

Н_экв= h_б+ h_а =16,0+16,5 =25,2.

7.2. Определяем упругую характеристику эквивалентного слоя по формуле (5.3):

= ,

где E_б=26000 МПа, =57,63 МПа, μ_a=0,25; μ_б=0,2.

Определяем напряжение растяжения от нагрузки в цементобетонной плите по формуле (5.4):

где Q_расч =50·1,3=65 кН; K_м=1,0; K_у=0,66; K_шт=1,0; K_t=1,0.

7.3. Определяем напряжение растяжения при изгибе от перепада температур по формулам (5.5), (5.6):

при A_n=15,5⁰ (табл. 5.7); ω=0,26 рад/ч; a_ta=0,002 м²/ч; a_t_б=0,004 м²/ч; α=0,00001 1/ºС.

7.4. Коэффициент усталости бетона при числе нагружений за срок службы дорожной одежды ΣN_p=1290771 ед. рассчитаем по формуле (3.20):

7.5. Определяем расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе по формуле (3.19):

где K_у=0,444; K_п = 1,2; K_F =0,95.

Определяем фактический коэффициент прочности по формуле (5.7):

= = .

Так как > К_пр, следовательно, толщина цементобетонного основания h=16 см удовлетворяет требованию по прочности.

8. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия

Условие работы на прочность асфальтобетонного покрытия при действии расчетной нагрузки будет выполнено, если выполняется условие, записанное в формуле (5.9):

μ_a=0,00022; R=16.5 см; C_a=0,2 (см. табл.5.6); K_у=1,0 (рис. 5.2).

Расчеты показывают, что условие выполнено, следовательно, прочность асфальтобетонного покрытия обеспечена.

Приложение 3

Дорожно-климатическое районирование

Р ис. П.3. Карта дорожно-климатических зон и подзон

Таблица П.3.1

Дорожно-климатические зоны и подзоны

	Дорожно-климатическая зона и подзона		Примерные географические границы
	I		Севернее линии Нивский–Сосновка–Новый Бор–Щельябож–Сыня–Суеватпуль– Белоярский–Лаоьяк–Усть-Озерное–Ярцево–Канск–Выезжий Лог–Усть–Золотая–Сарыч–Сеп–Новоселово–Артыбаш–Иню–государственная граница–Симоново–Биробиджан–Болонь–Многовершинный. Включает зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов
	I₁		Севернее линии Нарьян-Мар–Салехард–Курейка–Трубка «Удачная» –Верхоянск– Дружина–Горный Мыс–Марково
	I₂		Восточнее линии устье р. Нижняя Тунгуска–Ербогачен, Ленск–Бодайбо–Богда-рин и севернее линии Могоча–Сковородино–Зая–Охотск–Палатка–Слаутсткое. Ограничена с севера подзоной I₁
	I₃		От южной границы вечной мерзлоты до южной границы подзоны I₂
	II		От границы зоны I до линии Львов–Житомир–Тула–Нижний Новгород–Ижевск– Томск–Канск. На Дальнем Востоке от границы зоны I до государственной границы. Включает зону лесов с избыточным увлажнением грунтов
	II₁		С севера и востока ограничена зоной I, с запада – подзоной II₃, с юга – линией Рославль–Клин–Рыбинск–Березники–Ивдель
	II₂		Ограничена с севера подзоной II₁, с запада – подзоной II₄, с юга –зоной III, с востока и юга - границей зоны I
	II₃		С севера ограничена государственной границей, с запада – границей с подзоной II₅, с юга – линией Рославль–Клин–Рыбинск, с востока – линией Псков–Смоленск–Орел
	II₄		С севера ограничена подзоной II₃, с запада – подзоной II₆, с юга – границей с зоной III, с востока – линией Смоленск–Орел–Воронеж
	II₅		С севера и запада ограничена государственной границей, с востока – линией Минск–Бобруйск–Гомель, с юга - линией Барановичи–Рославль–Клин–Рыбинск
	II₆		С севера ограничена подзоной II₅, с запада – государственной границей, с юга – границей с зоной III, с востока – линией Минск–Бобруйск–Гомель
	III		От южной границы зоны II до линии Кишинев–Кировоград–Белгород–Самара– Магнитогорск–Омск–Бийск–Туран. Включает лесостепную зону со значительным увлажнением грунтов в отдельные годы
	III₁		С севера ограничена зоной II, с запада – подзоной III₂, с юга –зоной IV, с востока –зоной I
	III₂		С севера ограничена зоной II, с запада – подзоной III₃, с юга – зоной IV, с востока – линией Смоленск–Орел–Воронеж
	III₃		С севера ограничена зоной II, с запада – государственной границей, с юга – зоной IV, с востока – линией Бобруйск–Гомель–Харьков
	IV		От границы зоны III до линии Джульфа–Степанакерт–Кизляр–Волгоград и далее южнее на 200 км линии Уральск–Актюбинск–Караганда. Включает степную зону с недостаточным увлажнением грунтов
	V		К югу-западу и югу от границы зоны IV и включает пустынную и пустынно-степную зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов
Таблица П.3.2 Классификация типов местности по условиям увлажнения		Признаки в зависимости от дорожно-климатических зон	V	Поверхностный сток обеспечен; грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи грунтов	Почвы в северной части бурые, в южной - светлобурые и сероземы	Грунтовые воды влияют на увлажнение верхней толщи грунтов; почвы – солонцы, такыры, солончаковые солонцы и реже - солончаки		Грунтовые воды или длительно (более 30 сут.) стоящие поверхностные воды оказывают влияние на увлажнение верхней толщи грунтов	Почвы - солончаки и солончаковые солонцы; постоянно орошаемые территории
			IV		Почвы–черноземы тучные или мощные, в южной части зоны – южные черноземы, темнокаштановые и каштановые почвы	Поверхностный сток не обеспечен; грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи грунтов	Почвы – сильно солонцеватые черноземы, каштановые, солонцы и солоди		Почвы - полуболотные или болотные, солончаки и солончаковые солонцы
			III		Почвы серые лесные слабоподзолистые, в северной части зоны темно-серые лесные и черноземы оподзоленные и выщелоченные		Почвы подзолистые или полуболотные с признаками оглеения; в южной части - лугово-черноземные, солонцы и солоди		Торфяно-болотные или полуболотные почвы
			II		Почвы слабо- и сред-неподзолистые или дерново-подзолистые без признаков забола-чивания		Почвы средне- и сильноподзолистые или полуболотные с признаками заболачивания		Торфяно-болотные или полуболотные почвы
			I		Мощность деятельного слоя более 2,5 м при непросадочных грунтах с влажностью менее 0,7 W_т(W_т - влажность при границе текучести)		Почвы тундровые с резко выраженными признаками заболачивания; мощность сезонно оттаивающего слоя от 1,0 до 2,5 м при наличии глинистых просадочных грунтов с влажностью более 0,8 W_т		Почвы тундровые и болотные, торфяники: мощность сезонно оттаивающего слоя до 1,0 м при наличии глинистых сильно просадочных грунтов с линзами льда толщиной более 10 см
		Тип местности		1		2		3

Источник: https://studfile.net/preview/16568241/

Смотрите также:

17. Введение 18. Линейные программы 19. Ветвления 20. Программирование циклических алгоритмов
_-___-~1
_3 тема - Диффузия
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Программа ГПИ
'Заповит' Рейнгольда Глиэра: стилистические особенности
'Просвещенный абсолютизм' Екатерины II и его влияние на развитие русской культуры
'Создание и продвижение интернет - платформы реферальной системы' на примере компании Бартер–кард
«Методы учета затрат на производство продукции, работ, услуг»Курсовая работа
«Теория человеческих потребностей Маслоу»