Приклад розрахунку дорожнього одягу

1.Необхідно запроектувати дорожній одяг з такими вихідними даними:

- дорога проходить у дорожньо-кліматичній зоні У-ІІ;

- категорія автомобільної дороги – II;

- строк експлуатації дорожнього одягу –Т_сл = 12 років;

- за розрахункове навантаження прийнятий автомобіль групи А₁ з розрахунковими параметрами (табл. 4):р = 0,8 МПа, D = 34,5 см;

- приведена до навантаження типу а₁ інтенсивність руху на кінець строку служби N_p = 1600 один./д;

- показник зміни інтенсивності руху q = 1,04;

- ґрунт робочого шару земляного полотна – суглинок легкий пилуватий з розрахунковою вологістю 0,6 W_T

- матеріал для основи – щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріплені комплексними в’яжучими (III клас міцності) та пісок середньої крупності.

2.Визначають сумарну кількість прикладень навантаження за строк служби за формулою :

, де К_с = 15,2 (табл. 9 при інтерполяції сусідніх значень), Т_рдр =135 днів (таблиці 6), К_п – 1,49 (табл. 7).

один.

3.Попередньо призначають конструкцію та значення розрахункових параметрів:

- для розрахунку за допустимим пружним прогином – додаток 3 таблиця Д3.1, додаток 4, таблиці Д4.2, Д4.4 та Д4.5;

- для розрахунку за умовою зсувостійкості – додаток 3 таблиці Д3.1 та Д3.2, додаток 4, таблиці Д4.2, Д4.4 та Д4.5;

- для розрахунку на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині – додаток 4, таблиця Д4.1.

Отримані дані зводяться у табл. 17.

Таблиця 17

№ п/п

Матеріал шару

h шару, см

Розрахунок за

пружним прогином, Е, МПа

опором зсуву, Е, МПа

опором розтягу при згині

Е, МПа

Rлаб, МПа

m

Кпр

Асфальтобетон щільний на бітумі БНД-60/90

9,8

5,5

4,0

Асфальтобетон пористий на бітумі БНД-60/90

8,0

4,3

8,2

Асфальтобетон високо-пористий на бітумі БНД-60/90

5,8

4,0

9,3

Щебінь маломіцних порід і відходи каменедроблення, укріплені комплексними в’яжучими

–

–

–

Пісок середньої крупності

–

–

–

Суглинок легкий пилуватий з Wp = 0,6 WT

–

–

–

–

4. Розрахунок за допустимим пружним прогином ведуть пошарове, починаючи із підстильного ґрунту, за допомогою номограми (рисунок Д2 додатку 2).

1)

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

МПа

5)

МПа

Потрібний модуль пружності визначають графічно або за формулами, приведеними на рис. 4:

МПа.

Визначають коефіцієнт міцності за пружним прогином:

.

Потрібний мінімальний коефіцієнт міцності для розрахунку за допустимим пружним прогином – 1,43 (табл. 3).

Відповідно, вибрана конструкція задовольняє умову міцності за допустимим пружним прогином.

5.Розраховують конструкцію за умовою зсувостійкості в ґрунті.

Діючі в ґрунті активні напруження зсуву вираховують за формулою (8):

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають ґрунт (суглинок легкий пилуватий) з такими характеристиками при W_p = 0,6 W_t і Σ N_р = 2142025 одиниць: Е_н = 77 МПа, φ = 24° та С = 0,03 (таблиця Д3.1).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (7), де значення модулів пружності матеріалів, які містять органічне в’яжуче, призначають за таблицею Д4.2 при розрахунковій температурі 20°С (табл. 12).

МПа.

Для відношень і при φ_N = φ · k_Nφ =
=24 · 0,37 = 9º (k_Nφ визначають за таблицею Д3.2) за допомогою номограми (рисунок Д5.2) знаходять активне напруження зсуву: =0,0154 МПа.

Таким чином, Т_а =0,0154 · 0,8 = 0,0123 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т_гр у ґрунті робочого шару визначають за формулою (9),

де c_n =c · k_NC =0,03 · 0,41 = 0,0123 МПа, k_д = 1,0;

z_on = 5+7+14+26+20 = 72 см;

φ_cm = 24° (додаток 3 таблиці Д3.1 і Д3.2);

γ_ср = 0,002 кг/см²;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Т_гр =0,0123 · l,0 + 0,l · 0,002 · 72 · tg24° = 0,0187 МПа.

, що більше (табл. 3)

6. Розраховують конструкцію за умови зсувостійкості в піщаному шарі основи.

Діючі в піщаному шарі основи активні напруження зсуву вираховують за формулою (8):

.

Для визначення попередньо призначену дорожню конструкцію приводять до двошарової розрахункової моделі.

В якості нижнього шару моделі приймають піщаний шар з такими характеристиками: Е_н= 120 МПа (таблиця Д.5), φ = 26 ° та С = 0,002
(табл. 13).

Модуль пружності верхнього шару моделі вираховують за формулою (7), де значення модулів пружності матеріалів, які містять органічне в’яжуче, призначають за таблицею Д4.2 при розрахунковій температурі 20°С (табл. 12).

МПа.

Для відношень і при φ_N = 26° за допомогою номограми (рисунок Д5.1) знаходять активне напруження зсуву: = 0,0125 МПа.

Таким чином, Т_а = 0,0125 · 0,8 = 0,010 МПа.

Граничне активне напруження зсуву Т_гр у піщаному шарі визначають за формулою (9),

де c_n = 0,002 МПа, k_д = 4,0;

z_on =5 + 7 + 14 + 26 = 52 см;

φ_cm = 33 ° (табл. 13);

γ_cp = 0,002 кг/см²;

0,1 – коефіцієнт для переводу в МПа.

Т_гр =0,002 · 4,0 + 0,1 · 0,002 · 52 · tg33° = 0,0148 МПа.

, що дорівнює (табл. 3).

7. Розраховують конструкцію на опір монолітних шарів руйнуванню від розтягу при згині.

Розрахунок виконують у такій послідовності.

А) Приводять конструкцію до двошарової моделі, де нижній шар моделі – частина конструкції, розташована нижче пакета асфальтобетонних шарів. Модуль пружності нижнього шару визначають за номограмою рисунка додатка 2.

Е_н = 197 МПа.

До верхнього шару відносять всі асфальтобетонні шари.

Модуль пружності верхнього шару вираховують за формулою (7):

МПа.

Модулі пружності асфальтобетонних шарів призначають за таблицею Д4.1.

б) Для відношень та за номограмою (рис. 5) визначають = 0,85.

Розрахункове розтягуюче напруження визначають за формулою (12).

σ_r = 0,85 · 0,8 · 0,85 = 0,547 МПа.

в) Визначають допустиме розтягуюче напруження при згині асфальтобетону за формулою (13):

Rp = R_лабk_мk_кпk_Т,

де R_лаб = 5,8 МПа для нижнього шару асфальтобетонного пакету (таблиця Д4.1);

k_m = 0,7 (табл. 14); k_T = 0,75 (табл. 15);

,

де k_np = 9,3 та m = 4,0 (таблиця Д4.1);

.

R_p = 5,8 · 0,7 · 0,2431 · 0,75 = 0,740 МПа.

г) , що дорівнює (табл. 3).

Висновок: вибрана конструкція відповідає всім критеріям міцності.