Расчет цементобетонного покрытия на морозоустойчивость, осушение и прочность

Расчет дорожной одежды с цементобетонным покрытием на морозоустойчивость проводят по методике ОДН [5] (см. п.2.2.5), исходя из допустимой величины пучения 3 см.

Расчет дренирующего слоя, проводят также согласно ОДН [5] (см. п.2.2.7) .

Толщину бетонного покрытия определяют, проверяя условие

 

Кпр £, ,

 

где Кпр – коэффициент прочности, определяемой в зависимости от категории дороги и расчетной интенсивности движения на одну полосу движения на год службы дорожной одежды Np (табл. 26);

– расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе,

σpt – напряжения растяжения при изгибе, возникающие в бетонном покрытии от действия нагрузки, с учетом перепада температуры по толщине плиты.

Расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе определяется по формуле

 

 

где – класс бетона на растяжение при изгибе (табл. 24);

– коэффициент набора прочности со временем; для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатом = 1,2; для условий сухого и жаркого климата – = 1,0; для пропаренного бетона ­ = 1;

– коэффициент усталости бетона при повторном нагружении

 

,

 

где – суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки на одну полосу за расчетный срок службы ;

– коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95.

 

 

Таблица 26

 

Расчетная интенсивность движения на одну полосу на год службы дорожной одежды Np , авт/сут Уровень надежности Кн Коэффициент прочности Кпр
Более 1000 0,95 1,00
500-1000 0,90 0,94
Менее 500 0,80 0,87

 

Напряжения растяжения при изгибе σpt, определяются по формуле

 

σpt = РкКм60КуслКшт [0,0592 – 0,2137 lg(R/L)/(h2Kt),

 

где Рк – расчетная нагрузка на колесо, Рк = Р0 Кд;

Р0 – нормативная (статическая) нагрузка на колесо задней оси автомобиля кН, принимаемая по табл. 7;

Кд– коэффициент динамичности, равный 1,3;

Км = 1,5 – коэффициент, учитывающий приведение нагрузки к краю плиты;

Кусл = 0,66 – коэффициент, учитывающий условия работы;

Кшт – коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений на условия контактирования плит с основанием; при наличии в поперечных швах штырей Кшт = 1, при отсутствии штырей Кшт =1,05;

Kt – коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плиты (табл. 27);

R = Dд/2 – расчетный радиус круга, равный радиусу отпечатка движущегося колеса расчетного автомобиля (табл. 7);

L – упругая характеристика плиты, определяемая по формуле

 

L = hб[ (Еб(1 –m2осн))/(6 Еэкв(1– m2б))] 1/3,

 

где hб– толщина бетонной плиты, cм;

Еб , Еэкв – модуль упругости бетона (табл. 24) и эквивалентный модуль слоев основания, МПа;

mб , mосн– коэффициент Пуассона бетона и конструктивных слоев основания, mб = 0,2, mосн = 0,3.

 

 

Таблица 27

 

Дорожно-климатическая зона   Значения Kt при толщине плиты hб, см
II 0,95 0,93 0,90 0,87 0,85 0,83 0,80 0,77 0,73 0,70 0,67
III 0,95 0,93 0,90 0,87 0,84 0,92 0,79 0,76 0,72 0,69 0,66
IV 0,94 0,92 0,89 0,86 0,84 0,82 0,78 0,75 0,71 0,68 0,65
V 0,94 0,92 0,89 0,85 0,83 0,81 0,77 0,74 0,70 0,66 0,63

 

Эквивалентный модуль Еэкв на поверхности слоев основания определяется по номограмме рис. 14.

Расчет по номограмме рис. 14 выполняется при отношении h/|Dосн,, где Dосн, –диаметр отпечатка колеса на уровне контакта верхнего слоя покрытия с нижележащим слоем основания, принимаемый для всех видов расчетной нагрузки равным D = 50 см (п.3.12 Методических Рекомендаций [8]).

Толщину бетонной плиты определяют методом подбора, задаваясь различными толщинами бетона, проверяя условие прочности

≥ Кпр.

Выполненные расчеты сводят в табл. 28.

Таблица 28

 

Толщина плиты hб, см Упругая характеристика L, см Коэффициент Кt Напряжение σpt Предель- ные напряжения Коэффициент прочности Кпр .= Требуемое значение коэффициента прчности (табл. 24)