Реконструкция участка автомобильной дороги

Реконструкция участка автомобильной  дороги 

Исходные  данные

1. Район  строительства – г. Сыктывкар;

2. Дорожно-климатическая  зона –II;

3. Категория  дороги – III;

4. Тип  дорожной одежды – облегченный;

5. Группа  расчетной нагрузки – А₁ (нормативная статическая нагрузка на ось – 100 кН);

6. Интенсивность движения (транспортных единицах) – 1600 авт/сут;

7. Дорожная одежда:

– верхний слой из щебня, обработанного органическим вяжущим, толщиной 30 см – 950 МПа.

– слой основания из фракционированного щебня с заклинкой фракционированым мелким щебнем – 450 МПа.

9. Рабочий  слой земляного полотна – супесь легкая – 65 МПа.

10. Фактический  модуль упругости на поверхности  дорожной одежды – 145 МПа

11. Требуемая  надежность дорожной конструкции  К_н – 0,95; 

      По  произведенной ранее проверке участка  автомобильной дороги на аварийность, удовлетворение расчетной скорости и обеспечение пропускной способности  следует, что необходимо провести ряд мероприятий по усилению дорожной одежды, довести модуль упругости на поверхности дорожной одежды с фактического до требуемого. 
 

Расчет  усиления дорожной одежды 

1. Для  заданной надежности устанавливаем  минимальные коэффициенты прочности  :

      – по критерию упругого прогиба  [1,табл. 3.1];

      – по сдвигоустойчивости и растяжению при изгибе =1,0 [1,табл. 3.1].

      По  нормативной статической нагрузке на ось равной 100 кН определяем расчетные  параметры нагрузки [1, табл. П.1.1]:

      – давление от колеса на покрытие р = 0,6 МПа;

      – диаметр штампа Д=37 см.

2. Суммарное  расчетное число приложений расчетной  нагрузки к точке на поверхности  за срок службы дорожной одежды:

, где

        – приведенная интенсивность  движения на последний год  срока службы одежды, 2688 авт/сут ;

        – коэффициент суммирования, берётся по таблице в зависимости  от срока службы конструкции  и показателя изменения интенсивности  q, ( ) [1, табл. П.6.3].

;

        – количество дней в  году, при котором ведется накопление  остаточных деформаций (берется  по карте районирования, для  Сыктывкара 135 дней) [1,табл. П.6.1]

        – коэффициент, учитывающий  вероятность отклонения интенсивности  движения от среднего значения. Зависит от типа покрытия и  от категории дороги ( ) [1,табл. 3.3]

        – расчетный срок службы, 14 лет [1, табл. П.6.4];

 авт. 

3. Определим  требуемый модуль упругости.

      Должно  выполняться условие:

, где

         – общий расчетный модуль упругости, МПа;

        – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды при упругом прогибе [1,табл. 3.1].

        – минимальный требуемый  общий модуль упругости конструкции,  МПа. 

      Определим величину минимального общего модуля упругости конструкции:

МПа, где

      с – эмпирический параметр, принимаемый равным при расчетной нагрузке на ось 100 кН – 3,55;

        – суммарное расчетное  число приложений нагрузки за  срок службы дорожной одежды;

      Требуемый модуль упругости должен быть не менее  200 МПа [1, табл. 3.4]

МПа.

     Вывод: для данной категории необходимо, чтобы конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяла требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба, которая равна 299 МПа.   

4. Найдем  толщину основания из фракционированного щебня с заклинкой фракционированым мелким щебнем.  
 
 

Расчетная схема

      Находим общий модуль упругости на границе верхнего и 1 слоя:

;

;

.

      Находим толщину 2-го слоя:

;

.

      Все вычисления сводим в таблицу: 

 

      Принимаем основание из фракционированного щебня  с заклинкой фракционированым мелким щебнем равное 17 см.

Схема существующей дорожной одежды 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Подбор вариантов усиления дорожной одежды до требуемого модуля упругости (299 МПа). Рассчитаем три варианта.

      1 вариант: принимаем поверх щебня слой плотного асфальтобетона на битуме БНД 60/90 с модулем упругости 4500 МПа и толщиной 6 см, слой высокоплотного асфальтобетона на битуме БНД 60/90 с модулем упругости 6000 МПа и толщиной 4 см.

      Все вычисления сводим в таблицу:

 
 

      

      2 вариант: принимаем поверх щебня слой плотного асфальтобетона на битуме БНД 40/60 с модулем упругости 6000 МПа и толщиной 10 см

      Все вычисления сводим в таблицу:

 

 

      3 вариант: Снимаем существующую дорожную одежду до подстилающего грунта. Основание принимаем из щебня пропитанного битумом толщиной 20 см (Е=700 МПа), и два слоя асфальтобетонного покрытия: нижний слой а/б пористый БНД 60/90 с модулем упругости 2000 толщиной 6 см и верхний слой плотный асфальтобетон БНД 60/90 с модулем упругости 3200 МПа и толщиной 4 см. 

      Все вычисления сводим в таблицу:

 

        

Расчет  по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных  конструктивных слоев

      Дорожную  одежду проектируют из расчета, чтобы  под действием кратковременных  или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях  за весь срок службы не накапливались  недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции  не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

, где

      Т – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением частиц грунта или песка) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки, МПа;