Материал: Строительство участка автомобильной дороги

где:  - диаметр (отверстие) трубы;

 - толщина звена, м;

 - запас над трубой, равный 0,5 м, но не менее толщины дорожной одежды.

Длина трубы с оголовками рассчитывается по формуле:

4.5. Назначение укрепления у трубы

За трубой, в зоне растекания потока, происходит увеличение скорости потока по сравнению со скоростью выхода, что может привести к образованию местного размыва русла за трубой:

м/с

Длина укрепления за мостом назначается с учетом принятой его конструкции. Для трапецеидального сечения моста:

м

где:  - радиус нижнего основания конуса, м;

Глубина предохранительного откоса равна:

 м

где: - глубина размыва, м;

Глубина размыва у конца укрепления определяется по формуле:

м, (4.13.)

где:  - параметр, характеризующий относительную глубину размыва, определяемый по показателю :

 =>

где: - отверстие трубы или моста, м;

- угол растекания, определяемый типом выходного оголовка.

Конуса и откосы насыпи укрепляются на всю высоту.

Укрепление за водопропускной трубой также заканчивается предохранительным откосом с бутовой кладкой из известняка.

Таким образом:

-        длина укрепления входного оголовка, м;

         длина укрепления выходного оголовка, м;

ширина укрепления входного оголовка, м;

ширина укрепления выходного оголовка, м;

глубина ковша размыва, м;

высота каменной наброски в ковше размыва, м;

высота укрепления у выходного оголовка, м;

         длина укрепления откосов, м.

В случае, когда скорости на выходе из сооружения весьма малы и не нарушают устойчивости русла и самого сооружения, выходные оголовки водопропускных труб не укрепляют.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей и пешеходов устраивают дорожную одежду, которая представляет собой уложенную на поверхность земляного полотна твердую монолитную конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию климатических факторов и нагрузок от автомобилей.

Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомобилей затухают с глубиной.

Конструирование дорожной одежды заключается в назначении типа покрытия, в выборе для нее наиболее подходящих материалов, исходя из местных ресурсов и соображений организации работ, в целесообразном назначении размеров отдельных слоев и размещении их по глубине.

Одно из основных требований при выборе конструкции дорожной одежды - это максимальное использование местных строительных материалов, что позволяет существенно снизить стоимость строительства.

Материалы в конструкции дорожной одежды располагают по убывающей прочности. При назначении толщины каждого конструктивного слоя, необходимо учитывать материал, который уложен в слой дорожной одежды. Чем выше стоимость материала, тем меньше должна быть толщина слоя.

При конструировании и расчете на прочность дорожной одежды важную роль играют параметры, характеризующие материалы конструктивных слоев и грунта земляного полотна. При проектировании новых дорог в расчетах на прочность используют приводимые в нормативных документах расчетные значения модулей упругости конструктивных слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна. При разработке проектов реконструкции автомобильных дорог, модули упругости изношенной дорожной одежды определяют экспериментальным путем.

Водно-тепловой режим земляного полотна изменяется в течение всего года. Соответственно меняются модули упругости и деформации грунта основания. Особенно сильно значения модуля упругости грунта снижаются во время весеннего переувлажнение. Расчетные значения модуля упругости, угла внутреннего трения j, сцепления С приводимые в нормативных документах соответствуют именно этому периоду т.е. самому неблагоприятному. Основным нормативным документом для расчета дорожной одежды нежесткого типа является СН РК 3.03.19-2003 “Проектирование дорожных одежд нежесткого типа".

Давление колес автомобиля на дорожную одежду является основной нагрузкой при расчете дорожной одежды на прочность.

Дорожная одежда современной автомобильной дороги должна быть запроектирована на определенную расчетную нагрузку, которую должна выдержать дорога и искусственные сооружения при движении по ним транспортных средств.

Расчет дорожной одежды на прочность осуществляется по трем критериям:

по допускаемому упругости прогибу;

по сдвигу в грунте земляного полотна и слабосвязных материалах конструктивных слоев;

на растяжение при изгибе в монолитных слоях.

Для расчетов используют СН РК 3.03.19-2003 “Проектирование дорожных одежд нежесткого типа".

Дорожная одежда должна быть рассчитана с учетом надежности, когда конструкция работает безотказно до капитального ремонта.

5.1 Расчетные нагрузки

Конструкция дорожной одежды считается прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен нормативному коэффициенту прочности Кпр.

Уровень надежности КН и коэффициент прочности Кпр зависят от категории дороги и типа покрытия.

Для дороги II технической категории Кн=0,95, Кпр=1,0.

Расчетные нагрузки для данного участка автомобильной дороги:

группу расчетной нагрузки принимаем А3;

Среднее расчетное удельное давление колеса на покрытие Р=0,6 МПа;

диаметр следа колеса автомобиля D=42 см;

нормативная статическая нагрузка на ось - 130 кН;

нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля Q=65, кН.

Для определения расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки за межремонтый срок службы дорожной одежды необходимо располагать данными об интенсивности и составе движения транспорта и изменении его во времени.

Общую интенсивность движения на первый год службы (планируемый год сдачи дороги в эксплуатацию) приводят к расчетным автомобилям:

N p = f полNm Sm сум

где: f пол - коэффициент, учитывающий число полос движения;- общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;- число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m -й марки;сум- суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке.

Расчет представим в табличной форме

Таблица 5.1

= 0,55 × 793,65 = 437 авт/сут,

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле:

где: np - количество дней в году с расчетным движением транспорта 365 дней;

Т - расчетный срок службы - 15 лет;

q - коэффициент изменения интенсивности движения, приведенной к расчетной нагрузке q=1,05.

Исходя из условия прочности дорожную одежду конструируют таким образом чтобы на её поверхности был обеспечен общий модуль упругости, равный расчетному:

Еобщ=Ер=Етр∙Кпр

Требуемый модуль упругости определяется в зависимости от расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы конструкции дорожной одежды:

Где: А,В.и С - параметры уравнения А=120 МПа, В=74 МПа; С=4,5 МПа.

5.2 Расчетные характеристики грунта

Основными параметрами механических свойств грунта земляного полотна, которыми пользуются в расчетах дорожных одежд на прочность, служат деформационные характеристики, модуль упругости Егр, угол внутреннего трения φгр и удельное сцепление Сгр.

Прочностные и деформационные характеристики грунта зависят от влажности, плотности, структуры, а также от режима его нагружения. Поэтому такие характеристики назначают в два этапа - в первую очереь определяют расчетную влажность Wp, а затем устанавливают Егр, φ, Сгр при расчетной влажности Wp.

Влажность грунта в активной зоне земляного полотна зависит от погодно-климатических условий местности.

Активной зоной считают верхнюю часть земляного полотна от низа дорожной одежды до глубины 1,3 - 1,6 м от поверхности покрытия. В этой зоне распространяются значительные напряжения от временных нагрузок, а водно-тепловой режим и состояние грунта наиболее изменчивы и зависит от погодно-климатических условий.

Расчетная влажность грунта

Где  - средняя влажность грунта в долях от Wт - =0,54 ;

- коэффициент нормированного отклонения, принимаемой в зависимости от заданного уровня проектной надежной конструкции дорожной одежды, при Кн = 0,95, t = 1,71;

νw - коэффициент вариации влажности грунта νw = 0,1.

По расчетной влажности грунта определяем расчетные характеристики грунта: Егр=50 МПа; φ=210; с=0024.

.3 Конструирование дорожной одежды

Рекомендуемые конструкций дорожной одежды на рассматриваемых участках автомобильной дороги.

вариант

·   горячий мелкозернистый асфальтобетон плотный на БНД 60/90; Е1=3200 МПа;

·   горячий крупнозернистый асфальтобетон пористый на БНД 60/90; Е2=2000 МПа;

·   фракционный щебень, обработанный битумом Е3=600 Мпа;

·   песчано-гравийная смесь по ГОСТ 25607 - 83; Е4= 180 МПа.

2 вариант

·   горячий мелкозернистый асфальтобетон плотный на БНД 60/90 Е1=3200 МПа;

·   горячий крупнозернистый асфальтобетон пористый на БНД 60/90 Е2=2000 МПа;

·   щебень, обработанный цементом, марки - 40 Е3-700МПа;

·   песок крупнозернистый Е4-130МПа.

Характеристики применяемых материалов приведены в таблице 5.1

Таблица 5.2 Характеристика применяемых материалов

5.4 Расчет дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу

Конструкция дорожной одежды удовлетворяют требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если

Где - коэффициент прочности дорожной одежды, Кпр = 1,0;