Приклад розрахунку дорожнього одягу

1.Необхідно запроектувати дорожній одяг з такими вихідними даними:

- дорога проходить у дорожньо-кліматичній зоні У-ІІ;

- категорія автомобільної дороги – II;

- строк експлуатації дорожнього одягу –Т_сл = 12 років;

- за розрахункове навантаження прийнятий автомобіль групи А₁ з розрахунковими параметрами (табл. 4):р = 0,8 МПа, D = 34,5 см;

- приведена до навантаження типу а₁ інтенсивність руху на кінець строку служби N_p = 1600 один./д;

- показник зміни інтенсивності руху q = 1,04;

- ґрунт робочого шару земляного полотна – суглинок легкий пилуватий з розрахунковою вологістю 0,6 W_T

- матеріал для основи – щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріплені комплексними в’яжучими (III клас міцності) та пісок середньої крупності.

2.Визначають сумарну кількість прикладень навантаження за строк служби за формулою :

, де К_с = 15,2 (табл. 9 при інтерполяції сусідніх значень), Т_рдр =135 днів (таблиці 6), К_п – 1,49 (табл. 7).

один.

3.Попередньо призначають конструкцію та значення розрахункових параметрів:

- для розрахунку за допустимим пружним прогином – додаток 3 таблиця Д3.1, додаток 4, таблиці Д4.2, Д4.4 та Д4.5;

- для розрахунку за умовою зсувостійкості – додаток 3 таблиці Д3.1 та Д3.2, додаток 4, таблиці Д4.2, Д4.4 та Д4.5;

- для розрахунку на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині – додаток 4, таблиця Д4.1.

Отримані дані зводяться у табл. 17.

Таблиця 17

№ п/п

Матеріал шару

h шару, см

Розрахунок за

пружним прогином, Е, МПа

опором зсуву, Е, МПа

опором розтягу при згині

Е, МПа

R_лаб, МПа

К_пр

Асфальтобетон щільний на бітумі БНД-60/90

9,8

5,5

4,0

Асфальтобетон пористий на бітумі БНД-60/90

8,0

4,3

8,2

Асфальтобетон високо-пористий на бітумі БНД-60/90

5,8

4,0

9,3

Щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріплені комплексними в’яжучими

–

Пісок середньої крупності

–

Суглинок легкий пилуватий з Wp = 0,6 W_T

–

4. Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарове, починаючи із підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок Д2 додатку 2).

МПа

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на рис. 4:

МПа.

Визначають коефіцієнт міцності за пружним прогином:

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розрахунку за допустимим пружним прогином – 1,43 (табл. 3).

Відповідно, вибрана конструкція задовольняє умову міцності за допустимим пружним прогином.

5.Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті.

Діючі в ґрунті активні напруження зсуву вираховують за формулою (8):

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (суглинок легкий пилуватий) з такими характеристиками при W_p = 0,6 W_t і Σ N_р = 2142025 одиниць: Е_н = 77 МПа, φ = 24° та С = 0,03 (таблиця Д3.1).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (7), де значення модулів пружності матеріалів, які містять органічне в’яжуче, призначають за таблицею Д4.2 при розрахунковій температурі 20°С (табл. 12).

МПа.

Для відношень і при φ_N = φ · k_Nφ =
=24 · 0,37 = 9º (k_Nφ визначають за таблицею Д3.2) за допомогою номограми (рисунок Д5.2) знаходять активне напруження зсуву: =0,0154 МПа.

Таким чином, Т_а =0,0154 · 0,8 = 0,0123 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т_гр у ґрунті робочого шару визначають за формулою (9),

де c_n =c · k_NC =0,03 · 0,41 = 0,0123 МПа, k_д = 1,0;

z_on = 5+7+14+26+20 = 72 см;

φ_cm = 24° (додаток 3 таблиці Д3.1 і Д3.2);

γ_ср = 0,002 кг/см²;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Т_гр =0,0123 · l,0 + 0,l · 0,002 · 72 · tg24° = 0,0187 МПа.

, що більше (табл. 3)

6. Розраховують конструкцію за умови зсувостійкості в піщаному шарі основи.

Діючі в піщаному шарі основи активні напруження зсуву вираховують за формулою (8):

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають піщаний шар з такими характеристиками: Е_н= 120 МПа (таблиця Д.5), φ = 26 ° та С = 0,002
(табл. 13).

МПа.

Для відношень і при φ_N = 26° за допомогою номограми (рисунок Д5.1) знаходять активне напруження зсуву: = 0,0125 МПа.

Таким чином, Т_а = 0,0125 · 0,8 = 0,010 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т_гр у піщаному шарі визначають за формулою (9),

де c_n = 0,002 МПа, k_д = 4,0;

z_on =5 + 7 + 14 + 26 = 52 см;

φ_cm = 33 ° (табл. 13);

γ_cp = 0,002 кг/см²;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Т_гр =0,002 · 4,0 + 0,1 · 0,002 · 52 · tg33° = 0,0148 МПа.

, що дорівнює (табл. 3).

7. Розраховують конструкцію на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині.

Розрахунок виконують у такій послідовності.

А) Приводять конструкцію до двошарової моделі, де нижній шар моделі – частина конструкції, розташована нижче пакета асфальтобетонних шарів. Модуль пружності нижнього шару визначають за номограмою рисунка додатка 2.

Е_н = 197 МПа.

До верхнього шару відносять всі асфальтобетонні шари.

Модуль пружності верхнього шару вираховують за формулою (7):

МПа.