Материал: 2298
11.3.3. Назначение расчетных характеристик конструктивных слоев
Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды приведены в таблице 11.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11.2 |
||
|
Расчетные характеристики конструктивных слоев |
|
|
||||||||
|
|
дорожной одежды |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
, МПа, при расчете |
Расчет на растяжение |
||||||
|
|
|
по |
|
|
при изгибе |
|
||||
|
Матер ал |
|
|
h |
допусти- |
|
условию |
, |
, |
|
|
С |
|
слоя, |
мому уп- |
|
сдвиго- |
МПа |
МПа |
|
|
||
|
|
|
|
см |
ругому |
|
устой- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
прогибу |
|
чивости |
|
|
|
|
|
ЩМА по ПНСТ 183 на ПБВ |
|
5 |
4600 |
|
2500 |
6200 |
9,80 |
5,9 |
5,5 |
|
|
60 по ГОСТ Р 52056 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Асфальтобетон для слоя осно- |
|
14 |
2400 |
|
1200 |
3600 |
9,50 |
5,4 |
5,0 |
|
|
вания по ПНСТ 184 на БНД по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГОСТ 33133 БНД 50/70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинистый грунт, укреп- |
30 |
700 |
|
700 |
700 |
0,45 |
- |
- |
||
|
ленный цементом марки М60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок средней крупности |
|
|
30 |
120 |
|
120 |
120 |
- |
- |
- |
|
Суглинок легкий =0,785 |
|
|
- |
34 |
|
34 |
34 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|||||
РасчетныебАхарактеристики грунта – суглинка легкого определяем в зависимости от расчетной влажности по формуле (7.1) при значениях:
Wтабл = 0,60 – среднемноголетнее значение относительной влажности (в долях от границы текучести) (табл. 8.1 для суглинка легкого при 1-й схеме увлажнения в III1 зоне); И
– поправка к Wтабл для участков дороги, проходящих в насыпи, с рабочей отметкой не менее, чем руководящая отметка для данного типа грунта и типа местности;
1W – поправка в равнинных районах местности, 1W =0;
2W – поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин;
основание дорожной одежды из укрепленных суглинистых грун-
тов 2W = 0,08, (см.табл. 8.2);
укрепление обочин щебнем 2W = 0,02, (см.табл. 8.2); Vr = 0,10 – коэффициент вариации;
71
t – коэффициент нормированного отклонения при требуемом уровне надежности Kн= 0,95, t = 1,71 (см. табл. 8.3);
3 = 0 – поправка на влияние суммарной толщины слоев дорожной одежды при Wтабл < 0,75.
Wр = (0,60 + 0,00 + 0,00 –0,08 – 0,02)(1 + 0,1·1,71) – 0,00 = 0,586.
Модуль упругости грунта для суглинка легкого находим по табл. 8.4 при Wр= 0,586 путем линейной интерполяцией
мости РасчетныебупругиеАхарактеристики песка среднего определяем
Егр = 84,78 МПа.
Расчетные сдв говых характеристики |
грунта определяем по |
|
С |
от Wр= 0,586 и ∑Nр= 7403403 авт: |
|
табл. 8.5 в зав |
||
сN = 0,012 МПа; |
= 0,030 МПа; φ = 9,0 |
0; φст = 24,00. |
по табл. 8.6 , Е= 120 МПа, а расчетные сдвиговые характеристики по табл. 8.7, в зав с мости от ∑Nр= 7403403 авт:
сN = 0,014 МПа; сст = 0,05 МПа; φ = 12,00; φст = 36,00.
11.3.4. Расчет по допускаемому упругому прогибу конструкции
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||||||
Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, на- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
чиная с подстилающего грунта по номограмме ( см.рис. 5.3): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1) |
|
|
Ен |
|
|
|
Егр |
|
84,78 |
0,71; |
|
|
|
hв |
|
hп |
|
30 0,88; |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Ев |
|
|
|
Еп |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
D |
|
34 |
|
|
|
|||||||||||||||||
по рис. 5.3 |
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Ен |
|
|
|
|
Еобщп |
|
|
0,86; |
|
|
Еобщп |
0,86 120 103,2 МПа. |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Еп |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2) |
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
Е |
п |
|
103,2 |
|
|
|
; |
|
|
|
h |
|
hцг |
30 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
н |
общ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
И; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Ев |
|
|
|
|
Ецг |
|
|
|
700 |
|
|
0,147 |
|
|
|
|
D |
|
|
|
D |
|
34 |
0,88 |
||||||||||||||
по рис. 5.3 |
находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Ен |
|
|
Еобщцг |
|
0,44; |
|
|
Ецг |
0,44 700 308 МПа. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ев |
|
|
|
|
|
|
|
Ецг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3) |
|
|
Ен |
|
Еобщцг |
|
|
308 |
|
0,128 |
|
|
|
|
|
hа/б2 |
|
|
14 |
0,41;. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Ев |
|
|
|
|
Еа/б2 |
|
2400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
||||||||||||||||||
72
|
|
Еобща/б2 |
0,23 |
|
|
|
|
Еа/б2 |
0,23 2400 552 МПа. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Еа/б2 |
|
|
|
|
|
|
общ |
|
|
|
|
|
|||
4) |
Ен |
|
Еобща/б2 |
|
552 |
0,12 |
|
hа/б1 |
|
5 |
0,147. |
|
|
||||
|
|
|
Ев |
Еа/б1 |
4600 |
|
|
D |
34 |
|
|
|
|||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Еобщ |
0,145 |
|
|
|
Еобщ = 0,145 4600 = 667 МПа. |
||||||||||
|
|
а/б |
|
|
|
||||||||||||
|
|
Е 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
прогиб |
|
|
|
|
|
общ |
|
|||||||||
|
Результаты выч слений заносим в схему конструкции рис. 11.1. |
||||||||||||||||
|
Толщ на слоя |
|
Модуль упругости |
Модуль упругости |
Модуль упругости |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
слоя на |
|
слоя на сдвиг |
на поверхности слоя |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
бА |
Еобщ = 667 МПа |
||||||||||||
|
h1 =5 см |
|
|
|
|
Е1 |
=4600 МПа |
|
|
2500 |
|||||||
|
h2 = 14 см |
|
|
|
|
Е2 = 2400 МПа |
|
|
1200 |
ЕI |
= 552 МПа |
||||||
|
h3 =30 см |
|
|
|
|
Е3 = 700 МПа |
|
|
700 |
ЕII |
= 308 МПа |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общ |
|
|
h4 =30 см |
|
|
|
|
Е4 = 120 МПа |
|
|
120 |
ЕIII |
= 103,2 МПа |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общ |
|
|
Грунт земля- |
|
Егр = 84,78 МПа |
Егр = 84,78 МПа |
Егр = 84,78 МПа |
||||||||||||
|
ного полотна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.1. Схема конструкции дорожной одежды по |
|||||||||||
|
|
результаты расчёта по допускаемому упругому прогибу и сдвигу |
|||||||||||||||
5) Требуемый модуль упругости определяем по (5.1):
ЕТР =417,98· 1,2= 501,59 МПа. |
||||
6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу: |
||||
. |
Еобщ |
|
667 1,33. |
Д |
|
||||
|
Е |
501,59 |
|
|
|
ТР |
|
|
|
Требуемый минимальный коэффициентИпрочности для расчета по допускаемому упругому прогибу – 1,20 (см. табл. 4.2).
Следовательно, выбранная конструкция подходит условию прочности по допускаемому упругому прогибу.
11.4.Расчетпоусловиюсдвигоустойчивости
вподстилающемгрунте
Расчет выполняется в следующей последовательности: Определяют средневзвешенный модуль упругости слоев до-
рожной одежды:
73
5 5
Еср Eihi |
/ hi = (2500 · 5 + 1200 · 14 + 700 · 30 + 120 · 30) / |
i 1 |
i 1 |
(5 + 14 + 30 + 30) =53900/79 = 682,3 МПа. |
|
По отношениям Еср/Егр = 682,3/84,78 = 8,05;
5
h/D = 79/34 = 2,32 и = 120 с помощью номограммы
1
(см. р с. 6.1) находят активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки (p = 1 МПа) н = 0,0141 МПа.
|
Акт вное напряжение сдвига поформуле(6.3)при p = 0,8 МПа |
|
СТ н p 0,0141 ·0,8 .= 0,0113 МПа. |
||
|
Предельное напряжение сдвига Тпр определяют по формуле (6.2) |
|
|
kд |
= 1 |
Tпр |
kд |
(сN 0,1 срZtg ст) 1,0· (0,012 + 0,1 ·0,002 ·79 ·tg24) =0,019 МПа. |
при |
||
|
Определяют коэффициент прочности |
|
|
Kпр = пр/Т = 0,019/0,0113 = 1,43. |
|
|
|
минимальный коэффициент прочности для расчета |
|
Требуемый |
|
по сдвигоустойчивости – 1,00 (см. табл. 4.2). |
||
|
Прочность по сдвигу в грунте обеспечена. |
|
|
|
А |
11.5.Расчетпоусловиюсдвигоустойчивостивпесчаномосновании
Расчет выполняют в следующей последовательности:
|
|
|
И |
Определяют средневзвешенный модуль упругости без учета |
|||
слоя песка по формуле |
Д |
||
5 |
5 |
|
|
Еср Eihi |
/ hi = (2500 · 5 + 1200 · 14 + 700 · 30)/(5+14+30)= |
||
i 1 |
i 1 |
|
|
=50300/49 = 1026,5 МПа. |
|
||
По отношениям Еср/Еп = 1026,5/103,2 = 9,94; |
|||
5 |
|
и сN = 0,002 МПа; φст = 32,00. |
|
h/D = 49/34 = 1,44; |
|||
1 |
|
|
|
С помощью номограммы (см.рис.6.1)находят активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки н = 0,0144 МПа.
Активное напряжение сдвига поформуле при p = 0,8 МПа
74
Т нp .0,0144·0,8= 0,0115 МПа.
Предельное напряжение сдвига определяют по формуле (6.2):
Tпр kд(сN 0,1 срZ tg ст) 4,0 (0,0020 + 0,1·0,002·49·tg32) = 0,0325 МПа.
Определяют коэффициент прочности
Kпр = Тпр/Т = 0,0325/0,0115 = 2,83.
Требуемый м нимальный коэффициент прочности для расчета
по сдв гоустойч вости – 1,00 (см.табл. 4.2). |
|
С |
|
Прочность по |
в песчаном основании обеспечена. |
11.6. Расчет монолитных слоев покрытия |
||||
сдвигу |
|
|
|
|
усталостному разрушению от растяжения при изгибе |
||||
Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на |
||||
рис. 11.2. |
|
|
|
|
|
h1 =5 см |
Е1 = 6200 МПа |
|
|
|
h2 =14 см |
Е2 = 3600 МПа |
|
|
|
|
ЕIII |
=308 МПа |
|
|
|
общ осн |
|
|
|
бА |
|
||
|
|
Д |
||
Рис. 11.2. Схема конструкции дорожной одежды для расчета слоев асфальтобетона усталостному разрушению
от растяжения при изгибе
3 |
|
|
И |
|
Расчет выполняют в следующей последовательности: |
||||
Определяют средневзвешенный модуль упругости |
||||
3 |
3 |
|
|
|
Еср Eihi |
/ hi = (6200·5 +3600·14)/(5 + 14) = 4284 МПа. |
|||
i 1 |
i 1 |
EIII |
|
|
По отношениям Еср/ |
= 4284/308 = 13,91 |
|||
общ осн |
||||
и hi /D = 19/34 = 0,559 спомощьюномограммы (см.рис.7.2)на-
i 1
ходят напряженияотединичнойнагрузки r =1,40МПа.
Наибольшие растягивающие напряжения определяют по формуле
(7.4)при p = 0,8 МПа
75