- •Раздел 1. Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве
- •Раздел 2. Конструирование и расчет
- •Раздел 1. Конструирование и расчет дорожных одежд при новом строительстве
- •1.1. Определение категории дороги и назначение типа дорожной одежды.
- •1.2. Выбор расчетной нагрузки.
- •1.3. Учет надежности при проектировании дорожных одежд.
- •1.4. Назначение сроков службы материала покрытия и дорожной одежды
- •1.5. Определение интенсивности движения расчетных автомобилей.
- •1.6. Назначение расчетных характеристик материалов конструктивных слоев.
- •1.7. Назначение расчетных прочностных и деформационных характеристик материалов конструктивных слоев
- •1.8. Выбор материалов для конструктивных слоев дорожной одежды.
- •1.9. Проектирование осушения дорожных одежд.
- •1.10. Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба и оптимизация толщины слоев.
- •1.11. Расчет на сдвигоустойчивость грунтов и несвязных слоев основания.
- •1.12. Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
- •1.13. Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость в курсовом проекте.
- •Раздел 2. Конструирование и расчет дорожных одежд при реконструкции и капитальном ремонте
- •2.1. Оценка состояния покрытия в курсовом проекте.
- •2.2. Предварительное назначение конструкции дорожной одежды.
- •2.3. Разработка мероприятий по борьбе с отраженными.
- •2.4. Расчет усиления дорожной одежды в курсовом проекте.
- •2.5. Расчет толщины слоев усиления.
- •2.6. Оценка сдвигоустойчивости слоев покрытия.
- •Расчет устойчивости материала монолитных слоев на совместное действие транспортной нагрузки и погодно-климатических.
1.8. Выбор материалов для конструктивных слоев дорожной одежды.
Произведем выбор материала для устройства верхнего слоя основания .
При выборе материалов для слоя основания из имеющихся местных материалов, пригодных для устройства этого слоя, составляются двухслойные системы с одинаковым эквивалентным общим модулем упругости Еобщ (не выше наименьшего модуля упругости рассматриваемых материалов) и одинаковым модулем упругости полупространства, равным модулю упругости грунта земполотна Ео, т.е. равнопрочные системы.
Eобщ=200 Eобщ=200
h1=? E1=450 h2=? E1=400
Щебень с заклинкой Супесь, укрепленная цементом М40
Eо=100 Eо=100
Принимаем Е0=100МПа.
Принимаем значение Еобщ в два раза больше Е0:
Еобщ =2Е0=2*100=200 МПа.
Вычислим соотношения характеристик для слоя основания из щебня с заклинкой:
Е0/Е1 = 100/450=0,22; Еобщ /Е1 = 200/450=0,44.
Вычислим соотношения характеристик для слоя основания из супеси, укрепленной цементом:
Е0/Е1 = 100/400=0,25; Еобщ /Е1 = 200/400=0,5
Определим соотношения h/Д , используя номограмму и толщины слоев:
h1/Д = 0,72 => h1 = 0,72*37=27 см;
h2/Д = 0,76 => h2 = 0,76*37=29 см;
Определим стоимость слоев основания из заданных материалов с учетом найденных толщин, обеспечивающих их одинаковую прочность:
С1 = 7900*27=213300 руб/м3;
С2 = 8020*29=232580 руб/ м3 .
Из рассмотренных вариантов для дальнейшего проектирования основания принимаем щебень, устроенный по способу заклинки, имеющий минимальную стоимость.
1.9. Проектирование осушения дорожных одежд.
Полную толщину дренирующего слоя дорожной одежды hп (м) определяют по формуле (1.8.1):
hп=hm∙b∙Кс+hзап,
где hm - толщина слоя, определяемая по номограмме (рисунок 8.2.1) в зависимости от коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя (Кф) и объема воды, поступающей в основание проезжей части за сутки (q), м;
b - коэффициент, зависящий от длины пути фильтрации воды, равный 0,33 для дороги IV категории.
Кф – коэффициент фильтрации , зависящий от вида песка:
Кф = 11 м/сут - пески крупные;
hзап - дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала и равная:
0,10 - 0,12 м………………………... пески крупные;
Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя дорожной одежды следует принимать не менее 0,25 м.
Определим толщину дренирующего слоя из к/з песка (Кф = 11 м/сут):
Hд = 0,38*0,33*1,1+0,12=0,26 м
Рассчитаем стоимость слоя:
С1 = 4080*26=106080 руб/м3;
1.10. Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба и оптимизация толщины слоев.
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии 1.10.4:
Еоб > Етiп,
где Еоб - общий расчетный модуль упругости конструкции, определяемый расчетом с помощью номограммы 1.7.8, МПа;
Етiп - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа по 1.10.5 или табл.1.10.1;
Ктрпр - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от требуемого коэффициента надежности.
Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции дорожной одежды при SNр=791330 (авт) Етiп (МПа) вычисляют по формуле 1.10.5:
Еmin = 98,65 [lg(SNр) - c] =98,65* (lg791330 – 3,55)=231,7МПа
где SNр - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, авт.
с - коэффициент, зависящий от группы нагрузки (для группы нагрузки А1 с=3,55)
Независимо от результата расчета по формуле (1.10.5), требуемый модуль упругости дорожной одежды должен быть не менее указанного в таблице 1.10.1.
Ефакт> Е тр
Т.к. по таблице 1.10.1. для нагрузки А1 и дороги IV-ой категории значение Етр отсутствует, примем: Етр= Еmin=231,7 МПа.
Значение Ктрпр примем по табл. 1.4.2. В нашем случае оно составит 0.95.
Окончательно принимаем Еобщ= Ктрпр * Е тр =231,7*0.95=221 МПа
Выполним оптимизацию конструкции дорожной одежды.
Принимаем конструкцию дорожной одежды по предварительной схеме, полученной в разделе 1.8.
Значения расчетных модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимаем при температуре +10 °С (табл.1.2). Составляем схему конструкции дорожной одежды:
Eобщ=221 МПа
E1=2400 МПа h1=5см
E2=1400 МПа h2=7см
E3=450 МПа h3=?
E4=130 МПа h4=26см
Eгр=27 МПа
Назначим минимальные толщины слоев, руководствуясь положениями раздела 1.7.4.2.5. и таблицы 1.7.3..
-
Горячий, плотный, м/з а/б типа Б, марки 2 на битуме БНД 90/130.
М/з а/б типа Б имеет максимальный размер частиц щебня - 20 мм. Содержание щебня составляет менее 50%. Следовательно, минимальная толщина слоя составит 1.5*20= 30 мм. Толщину слоя примем 5 см.
2. Горячий, пористый, к/з а/б на битуме БНД 90/130.
К/з а/б имеет максимальный размер зерен 40мм. Содержание щебня примем менее 50%. Тогда минимальная толщина составит 1.5*40 = 60 мм. Толщину слоя примем 7 см.
3. Щебень, устроенный по способу заклинки.
В соответствии с таблицей минимальная толщина составит 17 см.
4. Песчаный слой.
Минимальная толщина песчаного слоя составляет 25 см.
Поскольку подстилающий слой выполняет функцию дренирующего, его минимальная толщина не должна быть ниже, полученной по расчету толщины дренирующего слоя.
В нашем случае толщина дренирующего слоя составляет 26 см. Окончательно толщину подстилающего слоя принимаем, равной 26 см.
Назначаем толщины слоев покрытия равным минимальным значениям. В нашем случае: 5 и 7 см соответственно.
Используя номограмму для определения общего модуля упругости двухслойной системы, выполняя расчет сверху вниз, находим эквивалентный модуль упругости на поверхностях слоев.
1)
Eобщ=221 МПа
E1=2400 МПа h1=5см
E’общ=?
Еобщ /Е1 = 221/2400=0,092
h1/Д = 5/37=0,135
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’общ /Е1=0,085
Е’общ =204 Мпа
2)
E’общ=204 МПа
E2=1400 МПа h2=7см
E’’общ=?
Е’общ /Е2 = 204/1400=0,145
h2/Д = 7/37=0,189
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’’общ /Е2=0,12
Е’’общ =168 МПа
3)
E’’’общ=?
E4=130 МПа h4=26см
Eгр=27 МПа
Егр /Е4 = 27/130=0,208
h4/Д = 26/37=0,702
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’’’общ /Е4=0,43
Е’’’общ =56 МПа
4)
E’’общ=168 МПа
E3=450 МПа h3=?
E’’’общ=56 МПа
Е’’общ /Е3 = 168/450=0,37
Е’’’общ /Е3 = 56/450=0,124
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем h3/Д = 0,93
h3=35см
Толщина слоя превышает максимальное значение толщины слоя, допустимой при уплотнении катками (hупл=30см). Принимаем толщину слоя h3=30см и находим толщину слоя h4.
5)
E’’общ=168 МПа
E3=450 МПа h3=30см
E’’’общ=?
Е’’общ /Е3 = 168/450=0,37
h3/Д = 30/37=0,81
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’’’общ /Е3 = 0,14
Е’’’общ=63 МПа
6)
E’’’общ=63 МПа
E4=130 МПа h4=?
Eгр=27 МПа
Егр /Е4 = 27/130=0,208
Е’’’общ /Е4=63/130=0,485
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем h4/Д = 0,95
h4=37*0,95=35см.
Окончательно принимаем толщину слоя h4=35см.
Начинаем вариацию толщин слоев дорожной одежды с целью поиска толщин, обеспечивающих минимальную стоимость. Результаты расчёта сведём в табл. 1.3.
Таблица 1.3.
h4 |
h3 |
Стоимость h4+ h3 |
35 |
30 |
35*4080+30*7900=379800 |
38 |
28 |
38*4080+28*7900=376240 |
41 |
27 |
41*4080+27*7900=380580 |
Расчёт для толщины слоя h4=38см
1)
E’’’общ=?
E4=130 МПа h4=38см
Eгр=27 МПа
Егр /Е4 = 27/130=0,208
h4/Д = 38/37=1,03
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’’’общ /Е4=0,52
Е’’’общ =67,6 МПа
2)
E’’общ=168 МПа
E3=450 МПа h3=?
E’’’общ=67,6 МПа
Е’’общ /Е3 = 168/450=0,37
Е’’’общ /Е3 = 67,6/450=0,15
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем h3/Д = 0,75
h3=28 см
Расчёт для толщины слоя h4=41см
1)
E’’’общ=?
E4=130 МПа h4=41см
Eгр=27 МПа
Егр /Е4 = 27/130=0,208
h4/Д = 41/37=1,11
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем Е’’’общ /Е4=0,53
Е’’’общ =68,9 МПа
2)
E’’общ=168 МПа
E3=450 МПа h3=?
E’’’общ=68,9 МПа
Е’’общ /Е3 = 168/450=0,37
Е’’’общ /Е3 = 68,9/450=0,153
По номограмме (рис. 1.7.8) найдем h3/Д = 0,73
h3=27 см
Принимаем толщину слоя h4=38см и слоя h3=28 см.