Расчет на сдвигоустойчивость грунтов и несвязных слоев основания

Дорожную одежду проектируют так, чтобы при воздействии транспортных нагрузок в грунте земляного полотна и в неукрепленных материалах дорожной одежды не возникали деформации сдвига, что достигается выполнением условия

К_пр^тр ≤ Т_пр/Т_а,

где К_пр^тр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды;

Т_пр – предельная величина активного напряжения сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции;

Т_а – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, не погашенное внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующего временного нагружения.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в дополнительном слое основания) определяют по формуле

Т_пр=С·k₁·k₂

где С – сцепление в грунте земляного полотна (или в песчаном слое), МПа;

k₁ – коэффициент учета особенностей работы рассчитываемого слоя (грунта) на границе с вышележащим слоем дорожной одежды (табл);

k₂ – коэффициент запаса на неоднородность условий работы дорожной одежды, определяемый по графику.

Расчетное активное напряжение сдвига Т_а (МПа), возникающее в грунте или в неукрепленных материалах, определяют по формуле:

,

где – активное напряжение сдвига от действия единичного нагружения, определяемое по номограммам, МПа;

t_в – напряжение от веса дорожной одежды, определяемое по номограмме на рисунке 1.11.4, МПа.

При расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете сдвигоустойчивости грунта земляного полотна за нижний слой принимают грунт земляного полотна (с учетом его влажности), а за верхний – всю дорожную одежду толщиной h_в, равной сумме толщин слоев дорожной одежды.

В качестве исходной принимаем конструкцию, полученную при расчете по упругому прогибу с учетом коррекции модулей упругости асфальтобетона при 20 градусах.

1320 МПа

130 МПа

Егр= 78 МПа

50 см

36 см

4 см

6 см

440 МПа

Рис. 4 Конструкция дорожной одежды для расчета на сдвигоустойчивость

Расчет грунта земляного полотна

Найдем расчетное активное напряжение сдвига по формуле:

t_а - найдем по номограмме, для этого определим суммарную толщину вышележащих слоев (h_в), отношение (h_в/Д) и средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев (Е_в).

h_в =4+6+36+50=96 см

h_в /Д = 96/39=2,46

Е_в=(4·1320+6·800+36·440+50·130)/( 4+6+36+24)=337,7 МПа

Е_в /Е_н=437,7/78=4,3

Угол внутреннего трения φ_г =37 ^о

По номограмме получим что t_а =0,022

По номограмме получим, что t_в =-0,0023МПа

Подставляя все полученные значения в формулу получим:

Т_а=0,022·0,6+0,0023=0,0155 МПа

Определим предельное активное напряжение сдвигу Т_пр в грунте рабочего слоя по формуле.

Т_пр=С·k₁·k₂,

Сцепление в грунте земляного полотна с=0,016 МПа.

Коэффициент k₁ составит 4.5 . Коэффициент k₂ определим по графику.

Найдем:

N_сут=åN_р/(Т_рдг·T_cл) = 136148/130∙8 =131 авт/сут

Получаем, что k₂ =1,09 тогда:

Т_пр=0,016·4.5·1,09=0,078 МПа

Проверяем условие.

К_пр составляет 0,9

Получаем, что условие выполняется. Следовательно, деформации сдвига в грунте отсутствуют.