2.3. Расчет дорожной одежды на прочность.

Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность. При проектировании данной дорожной одежды заданная надежность принимается равной 0,95. Коэффициент прочности проектируемой конструкции при расчетах не должен быть ниже минимального требуемого значения, определенного по табл. 3.1 [2]:

-– при расчете по допустимому упругому прогибу;

-– при расчетах на сдвиг и растяжению при изгибе.

2.3.1 Расчет конструкции по допускаемому упругому прогибу:

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:

,

где - общий расчетный модуль упругости конструкции,МПа, определяется с

помощью номограммы рис. 3.1 [2].

Расчетная схема:

Рис.3 Схема дорожной одежды к расчету конструкции по допустимому упругому прогибу.

Расчет ведется послойно, начиная с подстилающего грунта:

1) по номограмме рис.3.1 [2]:,

тогда ;

2) тогда;

3) тогда;

4) тогда.

- условие прочности не выполняется.

Для выполнения условия прочности необходимо изменить материал какого-либо слоя конструкции или толщину. Конструкция измененной дорожной одежды (изменены толщины нижних слоев, поэтому расчетные характеристики материалов остались прежними) представлена в табл.4:

Таблица 4

№	Материал слоя
1	Асфальтобетон плотный, мелкозернистый II марки, тип Б на битуме БНД 90/130	4
2	Асфальтобетон пористый, крупнозернистый II марки на битуме БНД 90/130	6
3	Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом БНД 90/130	17
4	ПГС	36
5	Грунт земляного полотна – супесь легкая крупная	-

Расчет выполняется послойно, начиная с подстилающего грунта:

1) по номограмме рис.3.1 [2]:,

тогда ;

2) тогда;

3) тогда;

4) тогда.

- условие прочности выполняется.

Выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

2.3.2 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта:

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если обеспечено условие:

,

где - предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой

вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа;

- расчетное активное напряжение сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке

конструкции от действующей временной нагрузки, МПа.

Многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели:

Расчетная схема:

Рис.4 Схема дорожной одежды к расчету конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.

В качестве нижнего слоя принимается грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего – вся дорожная одежда.

Толщина верхнего слоя принимается равной сумме толщин слоев одежды:

.

Модуль упругости верхнего слоя вычисляется как средневзвешенный по формуле:

.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляются по формуле:

,

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое

с помощью номограммы рис.3.2 [2];

- расчетное давление от колеса на покрытие, МПа.

по номограмме: , тогда.

Предельное активное напряжение сдвига определяется по формуле:

,

где - сцепление в грунте земляного полотна,МПа;

- коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе

песчаного слоя с нижним слоем несущего основания, ;

- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, ;

- глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на

сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

- расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя

при статическом действии нагрузки, град.

.

- условие выполняется.

Выбранная конструкция удовлетворяет условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.