Климатические характеристики регионов России 1 страница

Условные обозначения: tвл - продолжительность периода осеннего влагонакопления, часы; tпр - продолжительность периода промерзания, сутки; s - сумма градусочасов отрицательной температуры, умноженная на 0,001

Пункт tвл tпp s
Александровск 63.30
Архангельск 55.12
Багдарин 169.14
Белгород 16.22
Белогорка (Ленинградской) 36.00
Бисерть (Свердловской) 73.35
Валдай 36.69
Владимир 44.16
Вологда 38.21
Воронеж 15.28
Вятка 55.31
Енисейск 109.41
Иваново 48.36
Ивдель (Свердловской) 47.17
Ижевск 58.63
Иркутск 98.42
Йошкар-Ола 59.26
Казань 53.02
Калининград 52.92
Калуга 10.44
Кандалакша 30.38
Кингисепп (Ленинградской) 30.21
Киселевск (Кемеровской) 72.10
Кострома 28.27
Курган 51.76
Курск 17.12
Магадан 70.00
Мезень 65.76
Минусинск 86.86
Москва 28.02
Мурманск 35.90
Новгород Великий 28.03
Нижневартовск 94.59
Нижний Новгород 26.21
Нолинск (Кировской обл.) 57.71
Норск (Амурской) 132.29
Огурцово (Новосибирской) 81.52
Оренбург 56.83
Парабель (Томской) 91.19
Пермь 47.00
Пенза 50.56
Петербург 20.48
Петрозаводск 35.39
Порецкое (Чувашия) 48.81
Псков 21.47
Ржев (Тверской) 40.10
Родино (Алтайский край) 70.23
Рыбинск 41.40
Рязань 29.64
Самара 41.20
Саранск 49.20
Саратов 36.30
Смоленск 38.26
Сургут 94.58
Сыктывкар 69.47
Тамбов 23.17
Тимирязевский (Примор. край) 71.14
Тула 29.52
Улан-Уде (Бурятия) 94.44
Ульяновск 54.07
Ханты-Мансийск 85.55
Чекунда (Хабаровский край) 141.15
Челябинск 36.54
Чита 129.36
Чишмы (Башкортостан) 62.28

ПРИЛОЖЕНИЕ 8
(справочное)

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Тсл = 20 лет;

- заданная надежность Кн = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы Np = 3200 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 WТ, относится к сильнопучинистым грунтам.

- материал для основания - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки 20;

- высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,60 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III,

- глубина залегания грунтовых вод - 1,1 м.

Расчет на прочность.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле (3.6):

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru , где Кс = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Трдг = 125 дней (табл. П.6.1), Кn = 1,49 (табл. 3.3)

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.6).

Материал слоя h слоя, см Расчет упруг. прогибу, Е, МПа Расчет по усл. сдвигоуст., Е, Па Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа Ro, МПа a m
1. Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90 9,80 5,2 5,5
2. Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90 8,0 5,9 4,3
3. Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90 5,65 6,3 4,0
4. Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь - - -
5. Супесь пылеватая Wo = 0,7WТ - - - -

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

2) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

3) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

4) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Еобщ = 0,165×3200 = 528 МПа

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Етр = 98,65[lg(SNp) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,30 (табл. 3.1).

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

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Для определения Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при Wp = 0,7WТ и SNp = 7 179.494 авт.) Ен = 46 МПа (табл. П.2.4), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа.

По отношениям Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru и Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 0,015 МПа.

Таким образом: Т = 0,015×0,6 = 0,009 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где СN = 0,004 МПа, Кд = 1,0.

Zоп = 4 + 8 + 22 + 26 = 60 см.

jст = 35° (Приложение 2 табл. 2.4)

ycp = 0,002 кг/см2

Тпр = 0,004 + 0,1×0,002×60×tg 35° = 0,0123,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru , что больше Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

5. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис. 3.1.

Ен = Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (hв = 34 см) устанавливаем по формуле (3.12)

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

б) По отношениям Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru и Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru по номограмме рис. 3.4 определяем Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 0,75.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 0,75 0,6 0,85 = 0,38 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при Ro = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

vR = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru - (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1); SNp = 7 179 494 авт.;

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

k2 = 0,85 (табл. 3.6)

RN = 5,65×0,122×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,49 МПа

г) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 1,41, что больше, чем Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 1,0 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка конструкции на морозоустойчивость

Материал Толщина слоя hод(i), м Коэффициент теплопроводности -lод(i) Вт/(мК) (Табл. П.5.1)
Плотный асфальтобетон 0,04 1,40
Пористый асфальтобетон 0,08 1,25
Высокопористый асфальтобетон 0,22 1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь 0,26 2,02

1. По карте рис. 4.4. находим среднюю глубину промерзания zпр(сp) для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпр:

zпр = zпр(cp)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м » 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой для сильнопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий:

lпр(ср) = 8,5 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты КУГВ = 0,61 (рис. 4.1): Кпл = 1,2 (табл. 4.4); Кгр = 1,1 (рис. 4.5); Кнагр = 0,92 (рис. 4.2); Квл = 1,1 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Квл = 8,5×0,61×1,2×1,1×0,92×1,1 = 6,9 см.

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения lдоп = 4 см.

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

lпуч.ср = l(доп)/(Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Квл = 4:(0,61×1,2×1,1×0,92×1,1) = 4,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды hод = 0,92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя hмрз = 0,92 - 0,60 = 0,32 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся hмрз = 0,30 м.

4. Для использования в морозозащитном слое назначаем мелкозернистый песок с коэффициентами теплопроводности lг = 1,91 Вт/(мК) и lм = 2,32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем lср:

lср = (0,91 + 2,32)/2 = 2,12 Вт/(мК).

5. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,22 : 1,5 + 0,26 : 2,2 = 0,43 (м2 К/Вт).

6. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

7. По табл. 4.9 находим Спуч = 1,35.

8. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды hод = 0,90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем Ср = 0,61.

9. Вычисляем отношение lдоп/(Спуч×Ср) = 4/(1,35×0,61) = 4,9 см.

10. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление Rпp = 0,60 (м2К/Вт).

11. По табл. 4.7 Код = 1,0; Кувл = 1,0 (п. 4.11); d = 0.95.

12. По формуле (4.8) Rод(тр) = Rпр×Код×Кувл×d = 0,57 (м2К/Вт).

13. По формуле (4.6) hмз = (Rод(тр) - Rод(о)×lмрз = (0,57 - 0,43)×2,12 = 0,29 м.

14. Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см, принимаем hмз = 0,30 м.

Пример 2.

1. Задание: требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Тсл = 20 лет;

- заданная надежность Кн = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы Np = 3200 авт/cyт; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 Wт, относится к сильнопучинистым грунтам;

- материал для основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 20 и песок средней крупности;

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,9 м.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru , где Кс = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Трдг = 125 дней (табл. П.6.1), Кn = 1,49 (табл. 3.3)

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 3 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (Приложение 2 табл. П.2.4. Приложение 2 табл. П.2.6, Приложение 3 табл. П.3.2 и приложение 3 табл. П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.6).

Материал слоя h слоя, см Расчет по допустимому упруг. прогибу, Е, МПа Расчет по усл. сдвигоустойчивости, Е, Па Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа Ro, МПа a m
1. Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90 9,80 5,2 5,5
2. Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90 8,0 5,9 4,3
3. Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90 5,65 6,3 4,0
4. Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь - - -
5. Песок средней крупности - - -
6. Супесь пылеватая Wp = 0,7Wт - - - -

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

2) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

3) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

4) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

5) Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Етр = 98,65[lg(SNp) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru .

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,30 (табл. 3.1).

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

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Для определения Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при Wp = 0,7WТ и SNp = 7 179.494 авт.) Ен = 46 МПа (табл. П.2.5), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru МПа.

По отношениям Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru и Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru = 0,0115 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0115×0,6 = 0,007 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где СN = 0,004 МПа, Кд = 1,0.

Zоп = 4 + 8 + 22 + 15 + 30 = 79 см.

jст = 35° (табл. П2.4)

ycp = 0,002 кг/см2

0,1 - коэффициент для перевода в МПа

Тпр = 0,004 + 0,1×0,002×79×tg 35° = 0,015,

Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru , что больше Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т = Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru

Для определения Климатические характеристики регионов России 1 страница - student2.ru предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Наши рекомендации