Строительство автомобильных дорог

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Рисунок 2.1 Схема конструкции дорожной одежды.

Расчет ведем послойно, начиная с подстилающего слоя по номограмме

рис.3.1:

1) Ен/Ев=Егр/Епс=100/130=0,769

По приложению 1 табл.П.1.1 p=0,6 МПа, D=37 см

hв/D=hщеб1/D=25/37=0,68

Епсобщ/Епс=0,86

Епсобщ=0,86.130=112 МПа

2) Епсобщ/Ещеб=112/250=0,448

hщеб/D=30/37=0,81

Ещебобщ/Ещеб=0,69

Ещебобщ=0,69.250=173 МПа

3) Ещебобщ/Еаб1=173/1400=0,124

hаб1/D=6/37=0,16

Еаб1общ/Еаб1=0,152

Еаб1общ=0,152.1400=213 МПа

4) Еаб1общ/Еаб2=213/2400=0,09

hаб2/D=5/37=0,14

Еобщ/Еаб2=0,10

Еобщ=0,10.2400=242 МПа

Определяем требуемый модуль упругости:

Етр=98,65[lg(ΣNp)-3,55] (2.2)

Етр=98,65[(lg27046)-3,55]=87 МПа

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Кпр=Еобщ/Етр (2.3)

Ктр=242/87=2,78

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу – 1,20.

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

Т=τнр (2.4)

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок мелкий) со следующими характеристиками: Ен=100 МПа (табл.П.2.5), φ=140 и с=0,004 МПа (табл.П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле:

Ев=Σni=1Еihi/Σhi (2.5)

Где

n – число слоев дорожной одежды;

Еi – модуль упругости i-го слоя;

hi – толщина i-го слоя.

Значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл.П.3.2 при расчетной температуре +200С.

Ев=[(1200.5)+(800.6)+(250.30)+(130.25)]/66=327 МПа

По отношениям Ев/Ен=327/100=3,27 и hв/D=66/37=1,78 и при φ=260 с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

τн=0,025 МПа

Таким образом:

Т=0,025.0,6=0,015 МПа.

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

Тпр=сN*кσ+0,1γсрzопtgφвт (2.6)

Где:

сN – сцепление в грунте земляного полотна, МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл.П.2.6 или П.2.8);

кσ – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания;

zоп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

γср – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;

φвт – расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки (табл.П.2.4);

0,1 – коэффициент для перевода в МПа.

Тпр=0,006.3+0,1.0,002.66.tg140=0,021 МПа

Определяем коэффициент прочности по сдвигоустойчивости:

Кпр=0,021/0,015=1,4 , что больше Ктрпр=1,00

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжении при изгибе.

Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели – часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя.

Ен=173 МПа;

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливают по формуле:

Ев=Σni=1Eihi/ Σni=1hi (2.7)

Где:

Еi – модуль i-го слоя;

hi – толщина i-го слоя.

Ев=3600.5+2200.6/11=2836 МПа

По отношениям hв/D=11/37=0,30 и Ев/Ен=2836/173=16,4 по номограмме находим определяем σр`=2,3 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

σр= σр`ркв (2.8)

σр=2,3.0,6.0,85=1,17 МПа

Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле:

RN=Rok1k2(1-VRt) (2.9)

Где:

R0 – нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (табл.П.3.1);

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

k2 – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6);

VR – коэффициент вариации прочности на растяжение (приложение 4);

t – коэффициент нормативного отклонения (приложение 4).

R0=7,80 МПа – для нижнего слоя асфальтобетонного пакета.

k1=а/mÖSNр (2.10)

Где

m – показатель степени, учитывающий свойства монолитного слоя (табл.П.3.1) – 4,0

а – коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а так же вероятность совпадения во времени расчетной температуры покрытия и расчетного состояния рабочего слоя по влажности (табл.П.3.1) – 6,3

k1=6,3/4Ö27046=0,491

t =1,39; k2=0,80

Отсюда

RN=7,8.0,491.0,8(1-0,1.1,39)=2,64 МПа

Находим коэффициент прочности

Кпр= RN/sr=2,64/2,19=1,21, что больше чем Кпртр=1,00

Вывод: Выбранная конструкция удовлетворяет критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость.

1. По приложению 5 табл.5.1 назначаем для каждого слоя коэффициент теплопроводности.

Таблица 2.3 Коэффициенты теплопроводности дорожной одежды.

2. Определяем глубину промерзания по карте (рис.4.4), для Карелии – 1,4 м, и по формуле:

Zпр=Zпрср1,38 (2.11)

Zпр=1,4.1,38=1,93»2 м

Для глубины промерзания 2 м по номограмме (рис.4.3) находим величину пучения для кривой (песок мелкий – II группа, слабопучинистая) – lп(ср)=1 см.

 Скачать реферат