Суммарное число приложений нагрузки: 300 000.
Рассматриваемый вариант конструкции дорожной одежды:
Конструктивный слой № 1:
* черный щебень (щебень фракции 10-20 мм, марки по дробимости М1000, по истираемости И3, по морозостойкости F50), марка битума БНД 200/300, h = 10,0 см.
Конструктивный слой № 2:
цементно-песчаная смесь из песка природного средней крупности (40 %), портландцемента ЦЕМ II/А-Ш класса 42,5Н (7 %), естественного грунта (60 %), воды (5 %), h = 30,0 см.
Грунт земляного полотна:
торф слаборазложившийся.
Результаты расчёта на упругий прогиб:
Черный щебень (щебень фракции 10-20 мм, марки по дробимости М1000, по истираемости И3, по морозостойкости F50), марка битума БНД 200/300:
Поверхностный модуль упругости Епов = 270,5 МПа.
Требуемый модуль упругости Етр = 192,4 МПа.
Расчётный коэффициент прочности Красч = 1,580.
Требуемый коэффициент прочности Ктр = 1,170.
Запас прочности (Красч - Ктр) / Ктр-100 % = 35 %.
Заключение: прочность по критерию допустимого упругого прогиба конструкции обеспечена.
Результаты расчёта на сопротивление при изгибе:
цементно-песчаная смесь из песка природного средней крупности (40 %), портландцемента ЦЕМ II/А-Ш класса 42,5Н (7 %), естественного грунта (60 %), воды (5 %), h = 30,0 см.
Нормативное сопротивление весной R0 = 7,20 МПа;
Усталостный показатель степени m = 4,5;
Коэффициент снижения прочности k2 = 0,8.
Средневзвешенный модуль упругости монолитных слоёв Ев = 3 087,50 МПа. автомобильный дорога грунт цементнопесчаный
Поверхностный модуль упругости нижнего слоя в пакете монолитных слоёв Еобщ = 173,24 МПа.
Коэффициент Кв (двубалонное колесо) = 0,85.
Коэффициент усталостного разрушения k1 = 0,50.
Наибольшее растягивающее напряжение or = 0,970 МПа.
Прочность материала при изгибе Rn = 2,847 МПа.
Расчётный коэффициент прочности Красч = 1,326.
Требуемый коэффициент прочности Ктр = 1,000.
Запас прочности (Красч - Ктр) / Ктр-100 % = 24 %.
Заключение: прочность по критерию растяжения при изгибе монолитных слоёв конструкции обеспечена.
Результаты расчёта на сдвигоустойчивость.
Параметры грунта земляного полотна:
грунт -- торф слаборазложившийся;
угол внутреннего трения ф = 6,3°;
сцепление cn = 0,009 МПа;
статический угол внутреннего трения фст = 19,6°;
коэффициент деформации Кд = 1,0.
Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 695,49 МПа.
Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 22,88 МПа.
Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв у = 0,0023 кг/см3.
Глубина расположения расчётного слоя /оп = 40,0 см.
Удельное активное напряжение сдвига т = 0,01021 МПа.
Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,008 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига Тпр = 0,00827 МПа.
Расчётный коэффициент прочности Красч = 1,080.
Требуемый коэффициент прочности Ктр = 1,000.
Коэффициент усиления а = 1,000.
Запас прочности (Красч - Ктр) / Ктр-100 % = 7 %.
Заключение: прочность по критерию сдвигоустойчивости грунта земляного полотна обеспечена.
Результаты расчёта на сдвигоустойчивость при статической нагрузке.
Параметры грунта земляного полотна:
грунт -- торф слаборазложившийся;
статическое сцепление cn ст. = 0,012 МПа;
стат. угол внутреннего трения фст = 19,6°;
коэффициент деформации Кд = 1,0.
Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв Ев = 435,49 МПа.
Модуль упругости на поверхности расчётного слоя Ен = 22,88 МПа.
Средневзвешенный удельный вес верхних слоёв у = 0,0023 кг/см3.
Глубина расположения расчётного слоя /оп = 71,0 см.
Удельное активное напряжение сдвига т = 0,00729 МПа.
Расчётное активное напряжение сдвига T = 0,006 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига Тпр = 0,01827 МПа.
Расчётный коэффициент прочности Красч = 1,230.
Требуемый коэффициент прочности Ктр = 1,000.
Запас прочности (Красч - Ктр) / Ктр-100 % = 19 %.
Заключение: прочность по критерию сдвигоустойчивости при статической нагрузке грунта земляного полотна обеспечена [8].
По всем результатам расчета конструкция дорожной одежды имеет положительный запас прочности [9].
Выводы
В результате расчетов, полученных в программном комплексе «Indor Pavement 2022», установлено, что разработанная конструкция дорожной одежды с конструктивным слоем основания в виде грунтобетона с цементно-песчаной смесью обеспечивает требуемые критерии прочности и имеет положительный запас прочности [10].
Таблица 1 Технические показатели запроектированной конструкции дорожной одежды
|
Конструктивный слой, h, см |
Общий модуль упругости на поверхности слоев, МПа |
Упругий прогиб, МПа |
Сдвиг, МПа |
Изгиб, МПа |
Статическая нагрузка, МПа |
|
|
Черный щебень |
Епов = 270,5 |
Еупр = 3 000 Ктр = 1,170 Красч = 1,580 Запас = 35 % |
Есдв = 1200 |
Еизг = 3 000 |
Естат = 380 |
|
|
Грунт, укрепленный цементно-песчаной смесью |
Ков = 198,2 |
Еупр = 2400 |
Есдв = 600 |
Еизг = 2 200 Ктр = 1,000 Красч = 1,326 Запас = 24 % |
Естат = 320 |
|
|
Торф |
К» = 33,0 |
Еупр = 33 |
Есдв = 33 Ктр = 1,000 Красч = 1,080 Запас = 7 % |
- |
Естат = 33 Ктр = 1,000 Красч = 1,230 Запас = 19 % |
Составлено авторами
Таким образом, применение цементно-песчаной смеси при стабилизации основания в строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах болотистой местности в северных районах Российской Федерации считается возможным.
Литература
1. Смагулова, Л.К. Виды и способы закрепления грунтов / Л.К. Смагулова // Молодой ученый. -- 2017. -- № 18(152). -- 83 с.
2. Васильев, А.П. Строительство и реконструкция автомобильных дорог: справочная энциклопедия дорожника / А.П. Васильев, Б.С. Марышев, В.В. Силкин. -- М.: Информавтодор, 2005. -- 646 с.
3. Юдин А.А., Соколова В.В., Салов А.С., Удалова Е.А., Габитов А.И. Этапы развития строительного производства в особых условиях // История науки и техники. 2022. № 3. С. 17-25.
4. Юдин А.А., Руднев А.Ю., Салов А.С., Удалова Е.А., Габитов А.И. Исторические аспекты развития технологии перемещения зданий и сооружений // История науки и техники. 2023. № 2. С. 21-29.
5. Пудовкин А.Н., Салов А.С., Удалова Е.А., Ахмадуллин Р.Р., Габитов С.А. Автоматизация методики расчета журнала нивелирования замкнутого привязочного хода // Промышленные АСУ и контроллеры. 2023. № 5. С. 40-48.
6. Бедов А.И., Габитов А.И., Домарова Е.В., Салов А.С. Напряженно-деформированное состояние сводов из каменной кладки, опирающихся на стальные балки в перекрытиях // Строительные материалы. 2023. № 5. С. 58-65.
7. Бедов А.И., Габитов А.И., Салов А.С., Гайсин А.М. Применение технологий информационного моделирования при разработке проектно-технологической документации // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2019. № 4(382). С. 148-153.
8. Yudin A.A., Biktasheva A.R., Gabitov A.I., Salov A.S. Peculiarities research of buildings and structures energy efficiency // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. "International Science and Technology Conference "Earth Science", ISTC EarthScience 2022 -- Chapter 4". 2022. Р. 052039.
9. Bedov A.I., Gabitov A.I., Terekhov I.G., Salov A.S. Forecast durability for protective penetrating waterproof coating // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Т. 197. С.181-185.
10. Bedov, A.I., Sinitsin, D.A., Gabitov, A.I., Salov, A.S. Analysis and Development of Innovative Concrete Compositions in the Republic of Bashkortostan // Materials Science Forumthis link is disabled, 2023, 1082, pp. 240-247.