Расчет устойчивости материала монолитных слоев на совместное действие транспортной нагрузки и погодно-климатических факторов.
Составляем расчетную схему конструкции дорожной одежды со слоями усиления (рис. 2.6.2). Модули упругости подставляем при температуре 0 градусов.
Рис. 2.6.2. Конструкция дорожной одежды.
Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев (приняты по таблицам 5.2 и т.1, Приложение 6):
Слой 1 – щебеночно-мастичный асфальтобетон на модифицированном битуме.
- модуль упругости при температуре 0оС – 5500 МПа.
- предельная структурная прочность – 10 МПа.
- прочность на изгиб – 6 МПа.
Слой 2 – крупнозернистый плотный асфальтобетон на битуме БНД 60/90.
- модуль упругости при температуре 0оС – 4500 МПа.
- предельная структурная прочность – 7,5 МПа.
- прочность на изгиб – 5,5 МПа.
Слой 3 – песчаный асфальтобетон на битуме БНД 60/90.
- модуль упругости при температуре 0оС – 5400 МПа.
- предельная структурная прочность – 10 МПа.
- прочность на изгиб – 6 МПа.
Слой 4 – старый асфальтобетон.
- модуль упругости при температуре 0оС – 2200*0.83= 1826 МПа.
Слой 5 – Щебень по способу заклинки
- модуль упругости – 440 МПа.
Слой 6 – песок крупнозернистый.
- модуль упругости – 130 МПа.
Грунт земляного полотна – супесь пылеватая.
- модуль упругости – 78 МПа.
Расчет ведем снизу вверх.
Н6/Д= 50/41= 1.22
Ео/Е1=78/130=0.6
По номограмме найдем EэI /Е1= 0.84
EэI = 0.84*130= 109,2МПа
Н5/Д= 36/41=0.88
EэI /Е2=109,2/440=0.25
По номограмме найдем EэI1 /Е2=0.53
EэI1 =0.53*440=233,2 МПа
Н4/Д= 4/41=0.098
EэI1 /Е3=233,2/1826=0.13
По номограмме найдем EэI11 /Е3= 0.135
EэI11 = 0.135*1826=246,5 МПа
Н3/Д= 1/41=0.02
EэI11 /Е4=246,5/5400=0.05
По номограмме найдем EэIY /Е4=0.051
EэIY = 0.051*5400=275,4 МПа
Н2/Д= 9/41=0.22
EэIY /Е5=275,4/4500=0.06
По номограмме найдем EэY /Е5=0.08
EэY =0.08*4500=360 МПа
Н1/Д= 4/41=0.1
EэY /Е6=360/5500=0.065
По номограмме найдем EэY1 /Е6=0.07
EэY1 = 0.07*5500=385 МПа
Определяем суммарную интенсивность движения за весь срок службы (11 лет) Расчетное число дней в году принимаем 365.
.
Определяем растягивающие напряжения в монолитных слоях:
Верхний слой покрытия:
Растягивающие напряжения в нижней части слоя (сцепление с нижележащим слоем обеспечено) для толщины слоя 4 см. (номограмма 2.7.1) - 0,01 МПа;
Растягивающие напряжения в верхней части слоя для толщины слоя 4 см. 0,1 МПа.
Слой 2:
Растягивающие напряжения в нижней части слоя (сцепление с нижележащим слоем обеспечено) для общей толщины слоя (4 + 9) = 13 см - 0,22 МПа.
Слой 3:
Растягивающие напряжения в нижней части слоя (сцепление с нижележащим слоем отсутствует) для общей толщины слоя (4+ 9 +1) = 14 см. (номограмма 2.7.2) составляет 1,05 МПа.
Принимая во внимание повышающий коэффициент 1,12 для нагрузки А3, максимальные растягивающие напряжения в монолитных слоях составляют:
- слой 1: 0,11 МПа;
- слой 2: 0,25 МПа;
- слой 3: 1,2 МПа.
Расчет фактического уровня повреждаемости:
Проверка устойчивости к усталостным деформациям верхнего слоя покрытия :
Интенсивность движения по сезонам года
Предельное число циклов нагружения для каждого сезона
Уровень работоспособности по сезонам
Приведенный к весеннему периоду уровень работоспособности
Уровень работоспособности от перепадов температур
Уровень работоспособности от попеременного замораживания оттаивания
Максимальное значение водонасыщения принято по СТБ 1033. Для щебеночно-мастичных асфальтобетонов – 3%.
Уровень повреждаемости от температуры
Уровень повреждаемости от попеременного замораживания оттаивания
Общий приведенный уровень работоспособности:
- от температурных факторов:
-от попеременного
замораживания оттаивания
Общий приведенный уровень работоспособности
Общий уровень повреждаемости
Общий уровень повреждаемости выше предельно допустимого, равного 0,5 (формула 2.7.1). Учитывая, что наибольшее влияние на его величину оказывает попеременное замораживание оттаивание, следует ограничить максимальную величину водонасыщения. Для обеспечения величины общего уровня повреждаемости, равного 0,5, произведя расчеты от обратного, максимальная величина показателя водонасыщения должна составлять не более 2,3%. Данный уровень не должен быть превышен при подборе состава.
Расчет показал, что основным видом возможных усталостных деформаций рассматриваемой конструкции будут температурные и коррозионные. Это также подтверждает опыт эксплуатации.