Курсовая работа (т): Проектирование дорожной одежды в Новосибирской области

Согласно таблице 3[6] - для дорог II категории принимаем цементобетонное покрытие с классом бетона по прочности на растяжение при изгибе B_tb = 4,4 (класс бетона по прочности на сжатие В35) и модулем упругости Е= 36000 МПа.

Между покрытием и основанием укладывают выравнивающий слой, который предназначен для устранения неровностей основания, обеспечения ровности слоев и возможности перемещения плит покрытия при изменении температуры.

Предварительная конструкция жесткой дорожной одежды

В покрытии устраивают продольные и поперечные швы (сжатия и расширения), делящие покрытие на плиты определенной длины и ширины. В швах предусматривают штыревые соединения. Пазы швов заполняют герметизирующим материалом для предотвращения проникания влаги, пыли.

Длину плит (расстояние между поперечными швами сжатия) на укрепленном основании и на устойчивом земляном полотне принимают по расчету, но не более 25. Продольные швы предусматривают при ширине покрытия более 23.

Контрольные швы, по конструкции аналогичные швам сжатия, обеспечивающие температурно-усадочную трещиностойкость в раннем возрасте, устраивают через каждые 2-3 плиты.

При устройстве швов расширения руководствуются данными табл.2.2 [3]. Ширину швов расширений (толщину прокладки) принимают равной 3 см. Расстояние между швами расширения должно быть кратным длине плиты.

Конструкции швов сжатия и растяжения изображены на рис.7 и 8.

Рис.7 Конструкция шва сжатия.

Рис.8 Конструкция шва расширения.

Размеры плиты в плане и расположение штырей в швах покрытия изображены на рис.9:

- поперечный шов сжатия; 2 - поперечный шов расширения; 3 - продольный шов.

Рис.9 Размеры плиты в плане и расположение штырей в швах покрытия.

4.2 Определение суммарного расчетного числа приложений приведенной расчетной нагрузки

Приведенная интенсивность на последний год срока службы определяют по формуле:

= 0,55*(413*0,2+464*1,25+1290*0,7+671*0,7+568*1,25+825*0,7+ 928*0,2) = 1929,62 ед/сут.

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

,

K_c=

ΣN_р = 0,7*1929,62 **135*1,49 = 6 043 488,79

.3 Определение расчетной влажности грунта

Расчетную влажность дисперсного грунта W_p (в долях от влажности на границе текучести W_m) при суммарной толщине слоев дорожной одежды Z₁ ³ 0,75 м определяют по формуле:

,

где =0,67- среднее многолетнее значение относительной влажности грунта, наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный период года в рабочем слое земляного полотна, отвечающего нормам СНиП по возвышению над источниками увлажнения, на дорогах с усовершенствованными покрытиями и традиционными основаниями дорожных одежд (щебень, гравий и т.п.). При суммарной толщине одежды до 0,75 м, определяемой по табл. П.2.1[2] в зависимости от дорожно-климатической зоны и подзоны (рис. П.2.2) [2], схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта,

 - поправка на особенности рельефа территории, устанавливаемая по табл. П.2.2[2],  = 0, т.к. новосибирская область имеет тип местности равнинный.

 - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, устанавливаемая по табл. П.2.3[2],  = 0,04, т.к. предусмотрено укрепление обочин, на 2/3 их ширины, асфальтобетоном.

D₃ - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды, устанавливаемая по графику рис. П.2.1[2];

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности по табл. П.4.2 Приложения 4[2], t=2,19 в зависимости от уровня проектной надежности k_н = 0,98 (таблица 3.1.) [2].

W_р=(0,67 - 0,04)*(1+0,1*2,19)=0,80W_m

Расчетные характеристики грунта земляного полотна от расчетной влажности:

E_гр=32 МПа. φ_гр=2,5 с_гр=0,002

.4 Расчет морозоустойчивости дорожной одежды

Грунт земляного полотна (суглинок легкий, пылеватый) является сильнопучинистым по #M12291 1200015514ОДН 218.046-01#S (табл.4.2) и относится к V группе грунтов по степени пучинистости. Поэтому необходимо проводить проверку дорожной одежды на морозозащитные свойства.

Конструкция считается морозоустойчивой, если выполняется условие:

,

- расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

- допускаемое для данной конструкции пучение грунта. Для цементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схеме допускаемая величина общего приподнятия от пучения 3 см.

Величина возможного морозного пучения равна:

где - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая в зависимости от толщины дорожной одежды, группы грунта по степени пучинистости и глубины промерзания :

,

где  - средняя глубина промерзания для данного района, см,

При  до 2,0 м,  устанавливается по графикам рис.4.3 [2],

при  от 2,0 до 3,0 м,  определяется по формуле:

,

где - величина морозного пучения при ;

 при ,

 при .

К_УГВ=0,53 - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Н_у) (рис. 4.1) [2];

К_пл=1,0 - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (таблица 4.4) [2];

К_гр=1,3 - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки (таблица 4.5) [2];

К_нагр=1,1 - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис. 4.2) [2];

К_вл=1,2 - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (таблица 4.6) [2].

, тогда

l_пуч =1,58*0,53*1,0*1,3*1,1*1,2=1,43

следовательно, при выбранной толщине, конструкция дорожной одежды будет морозоустойчива.

5. Расчет монолитных цементобетонных покрытий

Расчёт проводим путём проверки прочности по формуле:

где  = 1,0- коэффициент прочности, определяемый в зависимости от категории дороги табл. 3.1 [6], =0,95;

 - расчётная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по обязательному приложению 1 [6].

где  - класс бетона на растяжение при изгибе, =4,4;

 - коэффициент набора прочности со временем, для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатом =1,2 п.1.1. [6].

 - коэффициент усталости бетона при повторном нагружении,

где - суммарное расчётное число приложения приведённой расчётной нагрузки за расчётный срок службы, = 6 043 488,79авт.;

 - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95 по п.1.2. [6].

=0,399

МПа.

Напряжения растяжения при изгибе определяем по первой расчетной схеме - применяется для определения толщины покрытия при условия гарантированной устойчивости земляного полотна и отсутствия неравномерных осадок или выпучивания; характеризуется наличием полного контакта плит с основанием под всей площадью плиты. Расчётное место приложения нагрузки в дорожном покрытии - продольный внешний край в центре по длине плиты.

По первой расчётной схеме напряжения  (МПа) определяем, исходя из решений теории упругости, по следующей аппроксимирующей зависимости, отражающей наличие контакта плиты с основанием:

,

где  - расчётная нагрузка, 50 кН т.п.2.1.[3].

 - коэффициент, учитывающий влияние места расположения нагрузки, для неармированных покрытий =1,5;

 - коэффициент, учитывающий условия работы, =0,66;

 - коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений на условия контактирования плит с основанием, при наличии в поперечных швах штырей =1;

h - толщина плиты, h=22 см;

 - коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плит, таблица. 3.4 [6]. =0,79;

 - радиус отпечатка колеса:

 см,

где  - давление в шинах, принимаемое равным 0,6 МПа;

 - упругая характеристика плиты, см:

,

где Е и  - модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона, приложение 1 [6], Е=36000 МПа, =0,2 п. 1.7[6];

 - коэффициент Пуассона основания, =0,25;

 - эквивалентный модуль упругости основания;

 - диаметр отпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя с нижележащим, принимается =50 см;

Эквивалентный модуль упругости основания  определяется путем последовательного приведения многослойной системы к двухслойной:

1)  = ;  =  = 0,76

по номограмме рис. 3.1. [2] находим

 = 0,438; = 175,5 МПа.