Реконструкция участка автомобильной дороги

      Т_пр – предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа;

        – требуемое минимальное  значение коэффициента прочности,  определяемое с учетом заданного  уровня надежности, ; 

      При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной  расчетной модели.

      При расчете дорожной конструкции  на прочность по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего слоя принимают рабочий слой земляного полотна, а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя h_в принимают равной сумме толщин слоев одежды .

      Модуль  упругости верхнего слоя модели вычисляют  как средневзвешенный по формуле:

, где

      n – число слоев дорожной одежды в расчетах на сдвиг грунта земляного полотна. При расчете песчаного слоя на сдвигоустойчивость n в формуле означает число слоев, лежащих над песчаным слоем;

      h_i – толщина i-го слоя, см;

      E_i – модуль упругости i-го слоя, МПа; 

      Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига Т вычисляют по формуле:

, где

        – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм;

        – расчетное давление от колеса на покрытие, МПа. 

      Предельное  активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле:

       , где

        – сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом суммарного числа приложений нагрузки, ;

        – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным:

      - 4,5 – при использовании в песчаном слое крупного песка;

      - 4,0 – при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

      - 3,0 – при использовании в песчаном слое мелкого песка;

      - 1,0 – во всех остальных случаях;

        – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см³;

        – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

      0,1 – коэффициент для перевода  в МПа;

        – расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, . 

      1 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем действующие в грунте активные напряжения сдвига Т:

;

МПа;

      3) Определяем предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя:

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется. 
 
 

      2 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем действующие в грунте активные напряжения сдвига Т:

;

МПа;

      3) Определяем предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя:

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется.

      3 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем действующие в грунте активные напряжения сдвига Т:

;

МПа;

      3) Определяем предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя:

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется. 
 

Расчет  конструкции на сопротивление  монолитных слоев  усталостному разрушению от растяжения при  изгибе

      В монолитных слоях дорожной одежды (из асфальтобетона, дегтебетона, материалов и грунтов, укрепленных комплексными и неорганическими вяжущими и  др.), возникающие при прогибе  одежды напряжения под действием  повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного  срока службы приводить к образованию  трещин от усталостного разрушения. Для  этого должно быть обеспечено условие:

       , где

        – требуемое минимальное  значение коэффициента прочности,  определяемое с учетом заданного  уровня надежности, ;

        – прочность материала  слоя на растяжение при изгибе  с учетом усталостных явлений;

        – наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом;

      Наибольшее  растягивающее напряжение при изгибе в монолитном слое определяют с помощью номограммы, приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.

      К верхнему слою модели относят все  асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели h_в принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев ∑h_i. Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле:

;

      Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная  ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя модели определяют путем приведения многослойной системы к эквивалентной по сопротивляемости с помощью номограммы ( ).

      Растягивающее напряжение в рассчитываемом слое определяют по формуле:

, где

        – растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме;

        – коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном, принимается равным 0,85;

        – расчетное давление от колеса на покрытие, МПа. 

      Прочность материала монолитного слоя при  многократном растяжении при изгибе определяют по формуле:

, где

        – нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенний температуре при однократном приложении нагрузки;

        – коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки, определяется по формуле:

, где

        – коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности;

      m – показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя;

        – коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов;

        – коэффициент вариации рекомендуется принимать равным ;

        – коэффициент нормативного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности К_н, . 

      1 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем растягивающее напряжение:

;

;

МПа;

      3) Определяем прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе:

;

МПа;

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется. 
 
 

      2 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем растягивающее напряжение:

;

;

МПа;

      3) Определяем прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе:

;

МПа;

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется.

      3 вариант:

      1) Определяем модуль упругости  верхнего слоя:

МПа;

      2) Определяем растягивающее напряжение:

;

;

МПа;

      3) Определяем прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе:

;

МПа;

      4) Проверяем выполнение условия:

; – условие выполняется.