Курсовая работа Расчет нежёстких ДО - файл n1.doc

Курсовая работа Расчет нежёстких ДО
скачать (685.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc686kb.21.10.2012 22:56скачать

n1.doc

I. Определение категории, капитальности дорожной одежды.

Используя коэффициенты приведения интенсивности движения различных транспортных средств к легковому автомобилю (приложение 1) определяем расчетную интенсивность движения.

Таблица №1.

Марка автомобиля

Нагрузка на ось, т

% содержания в потоке

Интенсивность в физ. ед.

Коэффициент приведения

Расчетная интенсивность движения в привед.ед./сут.

ВАЗ 2107




30

195

1,0

195

ГАЗ 53А

5,59

15

97,15

1,67

162

ЗИЛ 130

7,9

27

175,5

2,0

351

КамАЗ 53212

10,0

15

97,5

2,67

260

МАЗ 5335

7,0

10

65

2,5

162

Икарус 256




3

19,5

2,67

52

ИТОГО




100

650




1182



В соответствии со СНиП (1) категория дороги - III.

Тип дорожной одежды принимаем облегченный, вид покрытия усовершенствованный из горячих асфальтобетонных смесей.
II. Проектирование первого варианта дорожной одежды.

Предварительно назначаем конструкцию дорожной одежды:

Принимаем толщину асфальтобетонных слоев по таблице 30 СНиП [1], толщину слоев основания - с учетом регионального опыта их работы.

Несущий слой основания предусматриваем из щебня Перекопского карьера, находящегося в Волгоградской области Перекопского района. Песчанный подстилающий слой возможно устроить из песка с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут с доставкой из речного порта г.Волгоград.

Грунт земляного полотна относится к V группе по степени пучинистости (приложение 22), поэтому необходимо проверить морозоустойчивость конструкции. Расчетную влажность грунта (приложение 5) принимаем равной 0,6Wт.

В качестве расчетного принимаем автомобиль ЗИЛ 130, что соответствует расчетной нагрузке А­­­1=100 кН. Величины расчетного удельного давления колеса на покрытие р=0,6 МПа и расчетного диаметра D=37/33 (37 – движущегося колеса, 33 – неподвижного) приведенного к кругу отпечатка колеса на поверхности покрытия назначаем согласно приложения 2.

Определяем величину приведенной к нагрузке типа А1 интенсивности движения на последний год срока службы Np по формуле:

Np=fпол*?Nm*Sm сум

где fпол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, равный 0,55;

n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

Nm - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств т-й марки;

Sm сум - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т -й марки к расчетной нагрузке, определяемый в соответствии с приложением 3.

Таблица 2.

Марка автомобиля

Грузоподъёмность, т

% содержания в потоке

Интенсивность в физ. ед.

Коэффициент приведения к расчетной нагрузке, Sm сум

ГАЗ-53А

4,0

15

156,10

0,2

ЗИЛ-130

6,0

27

280,98

0,7

МАЗ 5335

8,0

10

104,07

0,7

КамАЗ 53212

10,0

15

156,10

1,25

Автобус Икарус 256




3

31,22

0,7

Легковые автомобили




30

312,22

0

ИТОГО




100







Np=0,55*(312,22*0+31,22*0,7+156,10*1,25+104,07*0,7+280,98*0,7+156,10*0,2)=285 авт/сут.

Вычисляем суммарное расчетное число приложений приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности конструкции за срок службы ?Np по формуле:



где n - число марок автомобилей;

Np - приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

Трдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции. Для IV дорожно-климатической зоны принимаем равное 135 дней.

kn - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого. Для III категории дороги - 1,32.

Кс - коэффициент суммирования, определяем по таблице 3.

Таблица 3.

Показатель изменения

интенсивности движения по годам,

q

Значение Кс при сроке службы дорожной одежды Тсл в годах

10

15

1,04

12,0

20,0



q - показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

Таблица 4

Категория

Тип дорожной

Срок службы в дорожно-климатических зонах Тсл

дороги

одежды

III

III

облегченный

11-14



.

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляют по эмпирической формуле:

Етiп = 98,65 [lg(Nр) - c], (МПа)

где Nр - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды;

с - эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной нагрузки на ось 100 кН - 3,55.

Етiп = 98,65 [lg(350709) – 3,55]=197 МПа.

Для III технической категории Етiп=200 МПа, принимаем Етiп=200 МПа.

ВАРИАНТ I.

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев для расчета по допускаемому упругому прогибу (приложения 7, 10, 16).

Таблица 5

N п/п

Материал слоя

h слоя, см

Рассчет по упругому прогибу, Е, МПа

1.

Асфальтобетон плотный на БНД 60/90

4

3200

2.

Асфальтобетон пористый на БНД 60/90

8

2000

4.

Щебень фракционнированный

30

450

5.

Песок крупный

35

130

6.

Суглинок тяжелый




72

Значения модулей упругости асфальтобетонов принимаем при температуре + 10°С .

Расчет по допустимому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме (приложение 4).





По номограмме (приложение 4) находим:



0,785*130=102,05 МПа





По номограмме (приложение 4) находим:



=0,49*450=220,5 МПа




По номограмме (приложение 4) находим:



=0,16*2000=320 МПа





По номограмме (приложение 4) находим:



=0,12*3200=384 МПа

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу :



Требуемый минимальный коэффициент прочности для заданной надежности 1,17. Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.
Расчетная схема.



Расчет конструкции на сдвигоустойчивость.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев (Приложение 7, 10, 16). Значение модулей упругости назначаем при +40є С.

таблица 6



Материал слоя

h слоя,

Расчет по усл.







см

сдвигоуст., Е, Па

1.

Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90

4

650

2.

Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90

8

460

3.

Щебень фракционированный

30

450

4.

Песок крупный

35

130

5.

Суглинок тяжелый

-

72


Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:



где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (приложение 17-18).

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок легкий, пылеватый) со следующими характеристиками: (при Wp = 0,6 WТ и Np = 350709 авт.) Ен = 72 МПа ,  = 11° и с = 0,014 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:



МПа.

По отношениям и и при  = 11° с помощью номограммы (приложение 17) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,021 МПа.

Таким образом: Т = 0,0210,6 = 0,0126 МПа.

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

Tnp = сNkд + 0,1срzопtgСТ,

где сN - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (приложение 6 и 8), принимаем 0,014;

kд - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения kд равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

zоп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, принимаем 66 см;

ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, по расчету 0,0017 кг/см3;

СТ - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, принимаем 11є.

кг/м3
Tnp =0,014*1,0+0,1*0,0017*76*tg11є=0,0165.

Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчетная схема.


Рассчитываем конструкцию по сдвигоустойчивости в песчаном слое. Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:



В качестве нижнего слоя модели принимаем песок крупный со следующими характеристиками: (при Wp = 0,6 WТ и Np = 350709 авт.) Ен = 102,05 МПа ,  = 31° и с = 0,003 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:



МПа.

По отношениям и и при  = 31° с помощью номограммы (приложение 17) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,031 МПа.

Таким образом: Т = 0,0310,6 = 0,018 МПа.

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

Tnp = сNkд + 0,1срzопtgСТ,

где kд – принимается 4,5, в виду того, что меджу песком и щебнем, обработанным вяжущим, вводится геотекстиль.

кг/м3
Tnp =0,003*4,5+0,1*0,0018*42*tg31є=0,018.

Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.
Расчетная схема.



Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению при изгибе.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев (приложение 7, 11, 16).

таблица 7



Материал слоя

h слоя,

см

Расчет на растяжение при изгибе

Е, МПа

Ro, МПа



m

1.

Асфальтобетон плотный на БНД 60/90

4

4500

9,8

5,9

5,5

2.

Асфальтобетон пористый на БНД 60/90

8

2800

8,0

7,1

4,3

3.

Щебень фракционный

30

450

-

-

-

4.

Песок крупный

35

130

-

-

-

5.

Суглинок тяжелый




72

-

-

-


Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели часть конструкции, расположенная ниже пакетов асфальтобетонных слоев.

Енобщщ =220,50 МПа.






По номограмме (приложение 19) находим растягивающее напряжение от единичной нагрузки.



Расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле:

,

где r - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме 19;

кв - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо кв = 1,00);

р - расчетное давление;



Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

RN = Rok1k2(1 - vRt),

где Ro - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (Приложение 11);

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

k2 - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов. Принимается равным 0,8.

vR - коэффициент вариации прочности на растяжение ,равный 0,1.

t - коэффициент нормативного отклонения, 1,71.

Коэффициент k1, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:



где Np - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия.

m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 11);

 - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности(Приложение 11).


RN =8,0*0,41*0,8*(1-0,1*1,71)=2,18.

Расчетная схема.



Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет усталостному сопротивление на изгиб.

Проверка конструкции на морозоустойчивость.

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие:

lпучlдоп,

где lпуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

lдоп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта, равное 6 см.

Величину возможного морозного пучения следует определять по формуле:

lпуч = lпуч срКУГВ Кпл КгрКнагрКвл,

где lпуч ср - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по приложению 24 в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (приложение 22) и глубины промерзания (zпp);

К
УГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну) дол низа дорожной одежды.

1 – супесь тяжелая и тяжелая пылеватая, суглинок;

2 – песок, супесь легкая и легкая крупная.

Кпл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя, принимаем равным 1,0.

Кгр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки, принимается равным 1,3.

Кнагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания ;

1
– супесь тяжелая и пылеватая, суглинок;

2 – песок, супесь легкая, крупная.

Квл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта, принимаем равным 1,0.

zпp = zпp(cp)  1,38,

где zпp(cp) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (Приложение 23).

Zпр (ср)=120 мм, zпp = 120  1,38=165,6 мм.

lпуч = 3*0,78*1,0*1,3*1,1=3,346 см.

lпуч< lдоп.

3,346 мм<6,0 мм

Конструкция удовлетворяет условию морозоустойчивости.

Расчет дренажных конструкций

Полная толщина дренирующего слоя hп определяется по формуле:

hп=(qpТзап/n+0.3hзап):(1-?зим),

где qp - расчетное значение воды, поступающей за сутки.

qp = qКпКгКвогКр : 1000,

q - Осредненное значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции д.о. В зависимости от дорожно-климатической зоны и типа грунта принимаем 2 л.

Кп - коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков. Для непылеватых грунтов принимаем равным 1,0.

Кр - коэффициент гидрологического запаса, учитывающий способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги. В зависимости от дорожно-климатической зоны, для непылеватых грунтов принимаем 1,5.

Квог - коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона. Условно принимаем, что проектная линия не имеет переломов, т.е. Квог=1.

Тзап- средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводных устройств. Для III дорожно-климатической зоны - не учитываем.

?зим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания, принимаем равным 0,5.

n - пористость материала, принимаем равным 0,36.

Кр - коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима. В случае устройства укрепленных обочин Кр = 1

qp=2*1*1,5*1*1/1000=3 л/м2

hп=(0,003/0,36+0,3*10)/(1-0,5)=6,02см

Независимо от расчета, толщину дренажного слоя принимаем равной 20 см.


Краткая характеристика варианта дорожной одежды №1.

Таблица 8

Показатели

Нормативные

значения

Фактические

значения

Модуль упругости конструкции, МПа

200

176

Коэффициент

упругого прогиба

1,17

1,92

прочности по

сдвига

1,0

1,29

критерию

растяжения при изгибе

1,0

2,04

Допустимое морозное пучение, см

до 6,0

3,346


Конструкция дорожной одежды облегченного типа с асфальтобетонным покрытием удовлетворяет всем критериям прочности, является морозоустойчивой, устройство необходимого дренирующего слоя обеспечено.
II. Проектирование второго варианта дорожной одежды.

Предварительно назначаем конструкцию дорожной одежды:

ВАРИАНТ II.

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев для расчета по допускаемому упругому прогибу (приложения 7, 10, 16).

Таблица 9

N п/п

Материал слоя

h слоя, см

Расчет по упругому прогибу, Е, МПа

1.

Асфальтобетон плотный на БНД 60/90

4

3200

2.

Асфальтобетон пористый на БНД 90/130

6

1400

3.

Щебень, пропитанный вязким битумом

10

600

4.

Крупнообломочные грунты, обработаны цементом

30

800

5.

Песок крупный

30

130

6.

Суглинок тяжелый




72


Значения модулей упругости асфальтобетонов принимаем при температуре + 10°С .

Расчет по допустимому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме (приложение 4).





По номограмме (приложение 4) находим:



0,755*130=98,15 МПа





По номограмме (приложение 4) находим:



=0,32*800=256 МПа





По номограмме (приложение 4) находим:



=0,51*600=306 МПа




По номограмме (приложение 4) находим:



=0,26*1400=364 МПа





По номограмме (приложение 4) находим:



=0,13*3200=416 МПа

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу :



Требуемый минимальный коэффициент прочности для заданной надежности 1,17. Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.
Расчетная схема.

Расчет конструкции на сдвигоустойчивость.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев (Приложение 7, 10, 16). Значение модулей упругости назначаем при +40є С.

таблица 10



Материал слоя

h слоя,

Расчет по усл.







см

сдвигоуст., Е, Па

1.

Асфальтобетон плотный на БНД 60/90

4

650

2.

Асфальтобетон пористый на БНД 90/130

6

380

3.

Щебень, пропитанный вязким битумом

10

600

4.

Крупнообломочные грунты, обработаны цементом

30

800

5.

Песок крупный

30

130

6.

Суглинок тяжелый




72


Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:



где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (приложение 17-18).

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок легкий, пылеватый) со следующими характеристиками: (при Wp = 0,6WТ и Np = 350709 авт.) Ен = 72 МПа ,  = 11° и с = 0,014 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:



МПа.

По отношениям и и при  = 11° с помощью номограммы (приложение 17) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,0156 МПа.

Таким образом: Т = 0,01560,6 = 0,00936 МПа.

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

Tnp = сNkд + 0,1срzопtgСТ,

где сN - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (приложение 6 и 8), принимаем 0,014;

kд - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения kд равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

zоп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, принимаем 80 см;

ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, по расчету 0,00206 кг/см3;

СТ - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, принимаем 11є.

кг/м3
Tnp =0,014*1,0+0,1*0,0017*80*tg11є=0,017.

Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.


Расчетная схема.



Рассчитываем конструкцию по сдвигоустойчивости в песчаном слое. Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:



В качестве нижнего слоя модели принимаем песок крупный со следующими характеристиками: (при Wp = 0,6 WТ и Np = 350709 авт.) Ен = 98,15 МПа ,  = 31° и с = 0,003 МПа .

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:



МПа.

По отношениям и и при  = 31° с помощью номограммы (приложение 17) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,022 МПа.

Таким образом: Т = 0,0220,6 = 0,00132 МПа.

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

Tnp = сNkд + 0,1срzопtgСТ,

где kд – принимается 4.5, так как используем геооболочку (габион) с целью армирования основания дорожной одежды.

кг/м3
Tnp =0,003*4,5+0,1*0,0018*50*tg31є=0,019.

Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчетная схема.




Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению при изгибе.

Назначаем расчетные значения конструктивных слоев (приложение 7, 11, 16).

таблица 11



Материал слоя

h слоя,

см

Расчет на растяжение при изгибе

Е, МПа

Ro, МПа



m

1.

Асфальтобетон плотный на БНД 60/90

4

4500

9,8

5,9

5,5

2.

Асфальтобетон пористый на БНД 90/130

6

2200

7,8

7,6

4

3.

Щебень, пропитанный вязким битумом

10

600

-

-

-

4.

Крупнообломочные грунты, обработаны цементом

30

800

-

-

-

5.

Песок крупный

30

130

-

-

-

6.

Суглинок тяжелый




72

-

-

-


Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели часть конструкции, расположенная ниже пакетов асфальтобетонных слоев.

Енобщщ =306 МПа.






По номограмме (приложение 19) находим растягивающее напряжение от единичной нагрузки.



Расчетное растягивающее напряжение определяют по формуле:

,

где r - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме 19;

кв - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо кв = 1,00);

р - расчетное давление;



Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

RN = Rok1k2(1 - vRt),

где Ro - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (Приложение 11);

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

k2 - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов. Принимается равным 0,8.

vR - коэффициент вариации прочности на растяжение ,равный 0,1.

t - коэффициент нормативного отклонения, 1,71.

Коэффициент k1, отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:



где Np - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия.

m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 11);

 - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности(Приложение 11).



RN =7,8*0,312*0,8*(1-0,1*1,71)=1,61


Расчетная схема.



Определяем коэффициент прочности:



Требуемый минимальный коэффициент прочности при заданной надежности 1,0. Следовательно, конструкция удовлетворяет усталостному сопротивление на изгиб.

Проверка конструкции на морозоустойчивость.

Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено условие:

lпучlдоп,

где lпуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

lдоп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта, равное 6 см.

Величину возможного морозного пучения следует определять по формуле:

lпуч = lпуч срКУГВ Кпл КгрКнагрКвл,

где lпуч ср - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по приложению 24 в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (приложение 22) и глубины промерзания (zпp);

К
УГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну) дол низа дорожной одежды.

1 – супесь тяжелая и тяжелая пылеватая, суглинок;

2 – песок, супесь легкая и легкая крупная.

Кпл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя, принимаем равным 1,0.

Кгр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки, принимается равным 1,3.

Кнагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания ;

1
– супесь тяжелая и пылеватая, суглинок;

2 – песок, супесь легкая, крупная.

Квл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта, принимаем равным 1,0.

zпp = zпp(cp)  1,38,

где zпp(cp) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (Приложение 23).

Zпр (ср)=120 мм, zпp = 120  1,38=165,6 мм.

lпуч = 3,8*0,78*1,0*1,3*0,93*1,0=3,78см.

lпучдоп.

3,78<6,0
Конструкция удовлетворяет условию морозоустойчивости.
Расчет дренажных конструкций

Полная толщина дренирующего слоя hп определяется по формуле:

hп=(qpТзап/n+0.3hзап):(1-?зим),

где qp - расчетное значение воды, поступающей за сутки.

qp = qКпКгКвогКр : 1000,

q - Осредненное значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции д.о. В зависимости от дорожно-климатической зоны и типа грунта принимаем 2 л.

Кп - коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков. Для непылеватых грунтов принимаем равным 1,0.

Кр - коэффициент гидрологического запаса, учитывающий способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги. В зависимости от дорожно-климатической зоны, для непылеватых грунтов принимаем 1,5.

Квог - коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона. Условно принимаем, что проектная линия не имеет переломов, т.е. Квог=1.

Тзап- средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводных устройств. Для IV дорожно-климатической зоны - не учитываем.

?зим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания, принимаем равным 0,5.

n - пористость материала, принимаем равным 0,36.

Кр - коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима. В случае устройства укрепленных обочин Кр = 1,0

qp=2*1*1,5*1*1/1000=3 л/м2

hп=(0,003*1/0,36+0,3*10)/(1-0,5)=6,02см

Независимо от расчета, толщину дренажного слоя принимаем равной 20 см.

Краткая характеристика варианта дорожной одежды №2.

Таблица 12

Показатели

Нормативные

значения

Фактические

значения

Модуль упругости конструкции, МПа

200

197

Коэффициент

упругого прогиба

1,17

2,08

прочности по

сдвига

1,0

1,82

критерию

растяжения при изгибе

1,0

1,97

Допустимое морозное пучение, см

не более 4,0

3,78


Конструкция дорожной одежды капитального типа с асфальтобетонным покрытием удовлетворяет всем критериям прочности, является морозоустойчивой, устройство необходимого дренирующего слоя обеспечено.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации