Расчет дорожной одежды

Расчет дорожной одежды по упругому прогибу. Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критериям упругого прогиба, если:

где = 1,2- коэффициент прочности дорожной одежды.

=305 МПатребуемый модуль упругости.

- общий модуль упругости конструкции.

Общий модуль упругости дорожной одежды с учетом того, что К_пр для расчета по упругому прогибу равен 1,30, определим по формуле (2.7).

.

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведется послойно по формуле (1.5), начиная с подстилающего грунта:

Расчет I — Варианта:

1) (1.5).

(1.6).

(2.3).

МПа.

2) ,.

.

.

МПа.

3) ,.

.

.

МПа.

4) ,.

.

_,

Е_общ = 0,15×2000 = 300 МПа.

5).

МПа.

Расчет II — Варианта:

1) (1.5).

р = 0,6 МПа, D = 37 см.

(1.6).

(2.3).

МПа.

2) ,.

.

.

МПа.

3) ,.

.

.

МПа.

4) ,.

.

_,

Е_общ = 0,15×2000 = 300 МПа.

5) .

.

.

МПа.

II) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу по формуле (3.5):

(3.5).

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу — 1,2.

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

Расчет дорожных одежд по сдвигу в подстилающем грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.6):

(3.6).

Расчет I — Варианта:

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок тяжелый пылеватый) со следующими характеристиками:

W_p = 0,75W_Т

N_p = авт.

Е_н = 56 МПа, = 7,24° и с = 0,936 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.7):

_, (3.7).

МПа.

По отношениям и и при = 7,24° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,0553 МПа.

Таким образом: Т = 0,5 530,6 = 0,0332 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.8), где С_N = 0,936 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 91 см.

_ст = 21,36.

y_cp = 0,0046 кг/см ²

Т_пр = с? К_д + 0,1? С_N? Z_оп? tg 21,36°, (3.8).

Т_пр = 0,936 + 0,1? 0,0046? 91? 0,39= 0,026,.

где 0,1 — коэффициент для перевода в МПа.

что меньше.

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчет II — Варианта:

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (суглинок тяжелый пылеватый) со следующими характеристиками:

W_p = 0,75W_Т

N_p = авт.

Е_н = 56 МПа, = 7,24° и с = 0,936 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.7):

_, (3.7).

МПа.

По отношениям и и при = 7,24° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,0534 МПа.

Таким образом: Т = 0,5 340,6 = 0,032 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.8), где С_N = 0,936 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 91 см.

_ст = 21,36.

y_cp = 0,0046 кг/см ²

Т_пр = с? К_д + 0,1? С_N? Z_оп? tg 21,36°, (3.8).

Т_пр = 0,936 + 0,1×0,0046×91×0,39= 0,026,.

где 0,1 — коэффициент для перевода в МПа.

что меньше.

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Расчет дорожной одежды на сдвиг в песчаном слое. Определяем толщину верхнего слоя:

?h= 5+7+7+32+40=91 см.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчано-гравийном слое основания.

Расчет I — Варианта:

Рассчитываем действующее в песчано-гравийном слое основания активное напряжение сдвига:

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

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики:

МПа; = 46° и с = 0,030 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.7):

МПа.

По отношениям и и при = 42° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0225 МПа.

Таким образом: Т = 0,2 250,6 = 0,0135 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.8), где С_N = 0,030 МПа, К_о = 4,0.

Z_оп = 87 см.

_ст = 42.

y_cp = 0,015 кг/см ²

Т_пр = 0,030×1,0 + 0,1×0,015×87 x tg42° = 0,048.

Т_пр = 0,030×1,0 + 0,1×0,015×87×0,9= 0,147.

.

следовательно, условие по сдвигоустойчивости впесчано-гравийнос слое основания выполнено.

Расчет II — Варианта:

Рассчитываем действующее в песчано-гравийном слое основания активное напряжение сдвига:

.

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

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики:

МПа; = 46° и с = 0,030 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.7):

МПа.

По отношениям и и при = 42° с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0248 МПа.

Таким образом: Т = 0,2 480,6 = 0,0148 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.8), где С_N = 0,030 МПа, К_о = 4,0.

Z_оп = 91 см.

_ст = 42.

y_cp = 0,015 кг/см ²

Т_пр = 0,030×1,0 + 0,1×0,015×87 x tg42° = 0,048.

Т_пр = 0,030×1,0 + 0,1×0,015×87×0,9= 0,147.

.

следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчано-гравийное слоев основания выполнено.

Расчет слоев асфальтобетона на растяжение при изгибе.

1. Вычисляем Еср асфальтобетонных слоев:

E_ср = .

• 1. Находим значение общего модуля упругости слоев, лежащих ниже асфальтобетонных E_ср/ = 3247/240 = 13,5 Мпа.
• 2. Определяем отношение и по отношению и E_ср/ находим растягивающее напряжение у_r = 1,28 от единичной нагрузки.

Находим полное растягивающее напряжение по формуле (2.11).

у_r = у_r? ??? K_в =1,28? 0,6? 0,85= 0,652 МПа. (2.11).

где K_в — коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным — 0,85.

4. Определяем предельное растягивающее напряжение по формуле (2.12).

(2.12).

при = 8,0; = 0,80 — коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов; = 0,1 — коэффициент вариации прочности на растяжение; t = 2,19 с.

Коэффициент k₁, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки вычисляем по формуле (2.13) для m =4,3; =7,1.

k₁ = (2.13).

Предельное растягивающее напряжение в слое асфальтобетона равно:

• 8,0? 0,186 ?0,80 ?(1−0,1? 2,19) = 0,929 МПа,
• 5. Вычисляем отношение, /уr = 0,929/0,652 = 1,4 что больше Кпр =1,1. Следовательно, условие на сопротивление слоев асфальтобетона усталостному разрушению от растяжения при изгибе выполнено.