Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды

Кафедра Аэродромов и дорог

УТВЕРЖДАЮ

И.О. начальника кафедры № 4

подполковник

С.Талызов

«___»_____________ 200__г.

ЛЕКЦИЯ №11

по дисциплине: «Реконструкция автомобильных дорог»

для специальности 291000:«Автомобильные дороги и аэродромы»

ТЕМА 9: «РАСЧЕТ СЛОЯ УСИЛЕНИЯ».

АВТОР: старший преподаватель п/п-к ХИМИЧ А.Н.

Время: 2 часа.

Обсуждено на заседании

ПМК №1

«__»____________200_г.

Протокол №___

г.Балашиха – 2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Учебные вопросы:

1. Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды.

2. Расчет модуля упругости существующей дорожной одежды.

3. Расчет слоя усиления.

Заключение

ЛИТЕРАТУРА:

1. Н.В.Горелышев и др. «Технология и организация строительства автомобильных дорог», учебник, М , Транспорт, 1992 г.

2. В.В.Савицкий, А.Е.Юскевич «Конструирование и расчет дорожной одежды нежесткого типа». Учебно-методическое пособие. ВТУ, 2003г.

3. СНиП 2.05.02 - 85 «Автомобильные дороги», М., 1986г.

4. СНиП 3.06.02 - 85 «Автомобильные дороги», М., 1986г.

5. СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве», М., Стройиздат, 1980г.

6. ЕНиР, сборник 2 «Земляные работы», М., Стройиздат, 1989г.

7. ЕНиР, сборник 17 «Строительство автомобильных дорог», М, Стройиздат. 1989г.

8. ЕНиР, сборник 20 «Ремонтно-строительные работы», М., Прескурантиздат, 1987г.

9. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» М., 2001г.

10. (взамен ВСН 197-91) «Методические рекомендации по проектированию жестких дорожных одежд» М., 2004г.

Наглядные пособия и ТСО:

Лектор 2000, плакаты и слайды по теме лекции.

Задание на самоподготовку:

Изучить рекомендованную литературу и дополнить конспект.

Введение

Под прочностью дорожной одежды понимают способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.

Методика оценки прочности конструкции включает как оценку прочности конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и оценку прочности с учетом напряжении, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.

Дорожную одежду следует проектировать с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. Отказ конструкции по прочности физически может характеризоваться образованием продольной и поперечной неровности поверхности дорожной одежды, связанной с прочностью конструкции (поперечные неровности, колея, усталостные трещины), с последующим развитием других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин, выбоины, просадки, проломы и т.д.). Номенклатура дефектов и методика количественной оценки их определяется специальными нормами, используемыми при эксплуатации дорог.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Конструкция дорожной одежды автомобильной дороги удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба.

В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды как элемента инженерного сооружения линейного характера используют предельный коэффициент разрушения , представляющий собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами. Значения на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать в соответствии с таблицей 11.1.

Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле:

(1)

При оценке прочности конструкции по слоям по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле:

(2)

где: l_доп - допустимый общий прогиб конструкции под расчетной нагрузкой;

l - расчетный общий прогиб конструкции под расчетной нагрузкой;

σ_расч - расчетные действующие напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;

σ_доп - допустимые напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;

- требуемый общий модуль упругости конструкции, определяемый при расчетной нагрузке;

Е_об - расчетный общий модуль упругости конструкции, определяемый

при расчетной нагрузке.

Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность.

(3)

где: К_пр - коэффициент прочности дорожной одежды в зависимости от уровня надежности (табл. 11.1);

Е_общ. - общий модуль упругости дорожной конструкции;

Е_тр. - требуемый модуль упругости дорожной одежды с учетом капитальности дорожной одежды, типа покрытия и интенсивности движения.

В соответствии с вышеизложенным требуемый модуль упругости определяют в такой последовательности:

· определяют суточную интенсивность и состав движения на перспективный год;

· вычисляют расчетную приведенную суточную интенсивность движения, приходящуюся на одну полосу проезжей части;

· по расчетной приведенной суточной интенсивности движения вычисляют нормативный общий модуль упругости Е_общ.(рис. 11.1).

Рис. 11.1. Номограмма для расчета требуемого модуля упругости дорожных одежд:

А - для нагрузки группы А; Б - для нагрузки группы Б.

В соответствии с установленным уровнем надежности К_нустанавливают значение коэффициента прочности и вычисляют требуемый модуль упругости дорожной одежды.

Требуемый модуль упругости дорожных одежд рассчитывается на основании требуемой работоспособности дорожной одежды.

Требуемая работоспособность выражает суммарное за весь период эксплуатации количество автомобилей, приведенных к расчетной нагрузке, которое должна пропустить дорожная конструкция без снижения нормативной скорости движения.

Требуемая работоспособность определяется по зависимости:

(4)

где: N_п.п. - требуемая работоспособность расчетных автомобилей;

N_п.с. - приведенная к расчетной нагрузке суточная интенсивность движения, приходящаяся на одну полосу проезжей части, расчетных авт./сут.;

С - требуемый срок службы автомобильной дороги, сут.

Вычисленное значение требуемой работоспособности используется для расчета требуемого общего модуля упругости дорожной одежды Е_эт.:

(5)

где: Е_эт.- требуемый модуль упругости, МПа;

К_з - коэффициент запаса прочности с учетом обеспечиваемой скорости автомобильного движения к концу срока эксплуатации. При обеспечиваемой скорости автомобильного движения 20км/ч коэффициент запаса прочности равен 0,95; при 25км/ч -1,0; при 30км/ч - 1,05; при 35км/ч - 1,1 и: при 40км/ч - 1,15.

Для обеспечения заданной надежности (обеспеченности по прочности) коэффициент прочности проектируемой конструкции по каждому из расчетных критериев не должен быть ниже минимального требуемого значения, определяемого по табл. 11.1.

В задачу расчета входит определение толщин слоев одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.

Таблица 11.1