Строительство дорог

 

Далее расчет по выше приведенным  формулам.

Осушение дорожной одежды

Толщина дренирующего слоя, необходимая  для временного размещения воды, накапливающаяся  в основании:

Принимаем толщину песчаного слоя 25 см.

Расчет конструкции  на морозоустойчивость

Требуемая общая толщина дорожной одежды:

Z_м = Z₁ × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см

Z₁ = 55 см

Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.

Расчет толщины  дорожной одежды по допустимому упругому прогибу

 

Материал слоя	h, см	h/Д	Е1, МПа	Еобщ/Е1	Е2/Е1	Общий модуль упругости  на поверхности слоя, МПа
А/б верхнего слоя	5	0,15	3200	0,08	0,065	255
А/б нижнего слоя	6	0,18	2000	0,104	0,075	208
Щебень, пропитанный вязким   битумом	8	0,24	400	0,375	0,310	150
Щебень   известняковый	10	0,29	350	0,350	0,27	124
Песок крупный	25	0,76	130	0,735	0,52	95,6
Грунт	¾	¾	67	¾	¾	¾

Проверка на устойчивость против сдвига

Е₂ = Е_гр = 67 МПа,

h = 5 + 6 + 8 + 10 + 25 = 54 см

t_а.м + t_а.в £ t_а.доп

Е_ср/Е₂ = 484,3/67 = 7,23  h/Д = 54/33 = 1,64  j = 36°

t_а.м/р = 0,008 р = 0,6 МПа

t_а.м = 0,008 × 0,6 = 0,0048

t_а.в = - 0,0032 МПа

t_а.м + t_а.в = 0,0016 МПа

Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0016 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.

Песчаный подстилающий слой

Е_экв = 95,6 МПа

h/Д = 29/33 = 0,88; Е₁/Е₂ = Е_ср/Е_общ = 789,7/95,6 = 8,3; j = 42°

t_а.м/р = 0,011 р = 0,6 МПа

t_а.м = 0,011 × 0,6 = 0,0066 МПа

t_а.в = - 0,0028 МПа

t_а.м + t_а.в = 0,0038 МПа

0,0038 < 0,0039

Условие прочности на сдвиг в  песчаном основании удовлетворяется.

Проверка на растягивающие  напряжения в связных слоях

Проверку на растягивающие напряжения выполняем для нижнего слоя асфальтобетонного покрытия и монолитного слоя основания из щебня, обработанного битумом.

Для асфальтобетонного покрытия

Е_общ = 150 МПа

.

s_г = 0,85 × 0,6 × 2,60 = 1,30 МПа

Полученное s_г = 1,30 меньше допустимого растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя.

1,30 < 1,31

Для щебня, обработанного  битумом

s_г = 0,85 × 0,6 × 0,32 = 0,16 МПа

0,16 < R_{и доп} = 1,0 МПа – условие выполнено.

Расчет и  конструирование третьего варианта дорожной одежды

 

1. Мелкозернистый асфальтобетон I марки на битуме БНД 60/90;
2. Пористый асфальтобетон холодный на битуме БНД 60/90;
3. Фракционированный щебень, укрепленный цементно-песчаной смесью по способу пропитки;
4. Песок средней крупности.

 

 

Характеристики материалов конструкции

 

Материал слоя и грунта	Источники исходных данных	Расчет по
		упругому прогибу	сопротивлению сдвигу	сопротивлению растяжению при изгибе
М/з а/б I марки, горячий на битуме БНД 60/90	табл. 13+10°С табл. 13+20°С табл. 12	Е1 = 3200 МПа	Е1 = 1800 МПа	Е1 = 4500 МПа
Пористый а/б, холодный на битуме БНД 60/90	табл. 13+10°С табл. 13+20°С табл. 12	Е2 = 2000 МПа	Е2 = 1200 МПа	Е2 = 2800 МПа R = 1,6 МПа Rдоп = 1,6 × (1 - - 1,71×0,1)×0,99×1 = 1,31 МПа
Фракционированный щебень, укрепленный цементно-песчаной смесью по способу пропитки	табл. 17	Е3 = 500 МПа	Е3 = 500 МПа	Е3 = 500 МПа
Песок средней крупности	табл. 17	Е5 = 120 МПа	Е5 = 120 МПа j5 = 40° С5 = 0,006 МПа	Е5 = 120 МПа
Грунт – песок пылеватый	табл. 6 фор (4)	Е6 = 67 МПа	= 0,62Wт Wисх = 0,62 (1 +  + 1,71×0,1) Wисх = 0,73 Егр = 67 МПа j5 = 36° С6 = 0,013 МПа	Егр = 67 МПа

Осушение дорожной одежды

Толщина дренирующего слоя, необходимая для временного размещения воды, накапливающаяся в основании:

Принимаем толщину песчаного слоя 30 см.

Расчет конструкции  на морозоустойчивость

Требуемая общая толщина дорожной одежды:

Z_м = 55 × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см

Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.

 

Расчет толщины  дорожной одежды по допустимому упругому прогибу

 

Материал слоя	h, см	h/Д	Е1, МПа	Еобщ/Е1	Е2/Е1	Общий модуль упругости  на поверхности слоя, МПа
А/б верхнего слоя	5	0,15	3200	0,08	0,065	255
А/б нижнего слоя	6	0,18	2000	0,104	0,075	208
Щебень, укрепленный цементно-песчаной смесью	15	0,44	500	0,30	0,187	150
Песок средней крупности	30	0,91	120	0,78	0,56	93,6
Грунт	¾	¾	67	¾	¾	¾

Проверка на устойчивость против сдвига

Е₂ = Е_гр = 67 МПа,

h = 5 + 6 + 15 + 30 = 56 см

t_а.м + t_а.в £ t_а.доп

Е_ср/Е₂ = 487,5/67 = 8,7  h/Д = 56/33 = 1,7  j = 36°

t_а.м/р = 0,011 р = 0,6 МПа

t_а.м = 0,011 × 0,6 = 0,0066

t_а.в = - 0,0032 МПа

t_а.м + t_а.в = 0,0034 МПа

Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0034 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.

Песчаный подстилающий слой

Е_экв = 93,6 МПа

h/Д = 26/33 = 0,79; Е₁/Е₂ = Е_ср/Е_общ = 911,5/93,6 = 9,7; j = 40°

t_а.м/р = 0,009 р = 0,6 МПа

t_а.м = 0,009 × 0,6 = 0,0054 МПа

t_а.в = - 0,0021 МПа

t_а.м + t_а.в = 0,0033 МПа

0,0033 < 0,0034

Условие прочности на сдвиг в  песчаном основании удовлетворяется.

Проверка на растягивающие напряжения в связных слоях

Для нижнего слоя асфальтобетонного  покрытия

Е_общ = 150 МПа

.

s_г = 0,85 × 0,6 × 2,60 = 1,30 МПа

Полученное s_г = 1,30 меньше допустимого растягивающего напряжения для асфальтобетона нижнего слоя.

1,30 < 1,31

Для щебня, укрепленного цементно-песчаной смесью:

s_г = 0,85 × 0,6 × 0,38 = 0,19 МПа

0,19 < R_{и доп} = 1,0 МПа – условие выполнено.

Расчет и конструирование четвертого варианта дорожной одежды

 

1. Мелкозернистый асфальтобетон I марки на битуме БНД 60/90;
2. Пористый асфальтобетон на битуме БНД 60/90;
3. Щебень гранитный;
4. Гравийно-песчаная смесь.

Характеристики материалов конструкции

 

Материал слоя и грунта	Источники исходных данных	Расчет по
		упругому прогибу	сопротивлению сдвигу	сопротивлению растяжению при изгибе
М/з а/б I марки, горячий на битуме БНД 60/90	табл. 13+10°С табл. 13+20°С табл. 12	Е1 = 3200 МПа	Е1 = 1800 МПа	Е1 = 4500 МПа
Пористый а/б, горячий на битуме БНД 60/90	табл. 13+10°С табл. 13+20°С табл. 12	Е2 = 2000 МПа	Е2 = 1200 МПа	Е2 = 2800 МПа R = 1,6 МПа Rдоп = 1,6 × (1 - - 1,71×0,1)×0,99×1 = 1,31 МПа
Щебень гранитный	табл. 17	Е4 = 350 МПа	Е4 = 350 МПа	Е4 = 350 МПа
Гравийно-песчаная смесь	табл. 17	Е5 = 180 МПа	Е5 = 180 МПа j5 = 45° С5 = 0,030 МПа	Е5 = 180 МПа
Грунт – песок пылеватый	табл. 6 фор (4)	Е6 = 67 МПа	= 0,62Wт Wисх = 0,62 (1 +  + 1,71×0,1) Wисх = 0,73 Егр = 67 МПа j5 = 36° С6 = 0,013 МПа	Егр = 67 МПа

 

Осушение дорожной одежды

Толщина дренирующего слоя, необходимая  для временного размещения воды, накапливающаяся  в основании:

Принимаем толщину ГПС 25 см.

Расчет конструкции  на морозоустойчивость

Требуемая общая толщина дорожной одежды:

Z_м = 55 × 0,55 × 1,1 × 1 × 1 × 1 = 34 см.

Конструкция удовлетворяет требованию морозоустойчивости.

Расчет толщины  дорожной одежды по допустимому упругому прогибу

 

Материал слоя	h, см	h/Д	Е1, МПа	Еобщ/Е1	Е2/Е1	Общий модуль упругости  на поверхности слоя, МПа
А/б верхнего слоя	5	0,15	3200	0,08	0,065	255
А/б нижнего слоя	6	0,18	2000	0,104	0,075	208
Щебень гранитный	15	0,45	350	0,44	0,32	150
ГПС	25	0,76	180	0,61	0,37	109,8
Грунт	¾	¾	67	¾	¾	¾

Проверка на устойчивость против сдвига

Е₂ = Е_гр = 67 МПа,

h = 5 + 6 + 15 + 25 = 51

t_а.м + t_а.в £ t_а.доп

Е_ср/Е₂ = 508,8/67 = 7,6   h/Д = 51/33 = 1,5  j = 36°

t_а.м/р = 0,013 р = 0,6 МПа

t_а.в = - 0,0030 МПа

t_а.м + t_а.в = 0,0048 МПа

Так как фактическое активное напряжение сдвига меньше допустимого 0,0048 < 0,0073, условие прочности на сдвиг в грунтовом основании удовлетворяется.

Гравийно-песчаный подстилающий слой

Е_экв = 109,8 МПа

h/Д = 26/33 = 0,79; Е₁/Е₂ = Е_ср/Е_общ = 825/109,8 = 7,5  j = 45°