Проект дорожной одежды нежесткого типа

1.5. Определение оптимального соотношения толщины слоев дорожной одежды
Минимальная толщина конструктивных слоев дорожных одежд определяется технологическими возможностями дорожно-строительных машин и особенностями технологии (см. таблицу 2.6 методических указаний).
На основании выполненных расчетов, с учетом минимальных толщин, окончательно принимаем следующую конструкцию дорожной одежды и ее характеристики:

1. Горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон (м/з а/б) типа Б марки 2 на битуме БНД 90/130. М/з а/б типа Б имеет максимальный размер частиц щебня – 20 мм. Содержание щебня составляет менее 50 %. Минимальная толщина – 4 см.

2. Горячий пористый крупнозернистый асфальтобетон (к/з а/б) на битуме БНД 90/130. К/з а/б имеет максимальный размер зерен 40 мм. Содержание щебня примем менее 50 %. Минимальная толщина составит – 6 см.
3. Песок укр.цемент , М75. Минимальная толщина – 17см.
4. Щебень заклинка. Минимальная толщина – 12 см.
5. Песчаный слой. Минимальная толщина – 35 см.

1.6. Проверка трещиностойкости монолитных слоев дорожной одежды
В монолитных слоях дорожной одежды напряжения, возникающие при прогибе дорожной одежды под действием кратковременных повторных нагружений, не должны вызывать нарушения структуры материала и приводить к образованию трещин. Для этого должно выполняться условие:
k_пр^тр R_доп / σ_r = 0.067\0.00207=32,4
k_пр^тр – требуемый коэффициент прочности с учетом заданного коэффициента надежности;
R_доп – предельно допустимое напряжение изгиба материала слоя с учетом усталости, определяемое расчетом, МПа;
σ_r – наибольшее напряжение растяжения, определяемое расчетом, МПа.
Рассмотрим конструкцию дорожной одежды для расчета на устойчивость усталостным деформациям:
Данная конструкция отличается от рассматриваемой при расчете на сдвиго-устойчивость параметрами модулей упругости асфальтобетона (Е₁ = 3600 МПа и Е₂ = 2200 МПа), которые принимаем при температуре 0ºC. Для данной конструкции, на устойчивость усталостным деформациям проверяем асфальтобетонный слой (нижний слой покрытия), и укрепленное основание.

При наличии укрепленного основания двухслойное асфальтобетонное покрытие рассчитываем, как однослойное, в виде пакета. Рассматривая пакет слоев покрытия, конструкцию дорожной одежды приводим к двухслойной (рис. 1.5).

Е_об=445 МПа

Е1=1200 МПа	h=4
Е2=800 МПа	h=6

Е_э=21 МПа

Рис. 1.5 Схема приведения конструкции дорожной одежды
к двухслойной системе

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев составит:

Н = h₁ + h₂ = 4 + 6 = 10 см

Средневзвешенный модуль упругости пакета асфальтобетонных слоев определим по формуле:

E - модуль упругости слоя, МПа;

h_i- толщина слоя, см.

Эквивалентный модуль упругости, подстилающего асфальтобетонные слои полупространства равен E_э ^II и составит 4060 МПа.

Проверяем условие прочности:

k_пр^тр R_доп/σ_r,

Допустимые растягивающие напряжения при изгибе асфальтобетона R_доп определяют по формуле:

R_доп = R_u (1 – 0,1t)k_M k_кн k_T = 7,8(1 - 0,1 ∙ 1,06)0,95 ∙ 0,40 ∙ 0,85 = 2.697 МПа

R_u – прочность асфальтобетона на растяжение при изгибе, и равняется 7,8 МПа

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый по таблице 4.10 методических указаний. В нашем случае t = 1,06, так как К_н = 0,85.

k_м – коэффициент учета снижения прочности во времени от действия природно-климатических факторов, принимаемый по таблице 4.11 методического указания.
k_м = 0,85
k_т – коэффициент учета снижения прочности материала в конструкции в результате температурных воздействий, принимаемый по таблице 4.11.
k_т = 0,9
k_кн – коэффициент учета кратковременности и повторности нагружения на дорогу, определяемый по формуле :

k_кн = α ΣN_p^-(1/m) = 8,6 ∙ (200596,93^-(1/4)) = 0,40

ΣN_p – суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности дорожной конструкции за расчетный срок службы, авт/сут;
ΣN_p = 200597 авт/сут
α – коэффициент, учитывающий повторность нагружения в нерасчетный период года;
α = 8,6
m – показатель усталости материала.
m = 4

Полное растягивающее напряжение σ_r (МПа) определяют по формуле:

σ_r = σ_r p К_б = 3,3 ∙ 0,85 ∙ 0,6 = 1,68

σ_r – растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, находят по номограмме (рис. 4.28 учебно-методического пособия) и равен 3,1 МПа;

К_б - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия под колесом автомобиля со спаренными баллонами, К_б = 0,85;
p = 0,6 МПа – по таблице 4.7 МУ

Определяем отношение:

Е_ср / Е_э^II = 2760 / 400 = 6,9 H / D = 10 / 39 = 0,26

Проверяем условие прочности:

k_пр^тр ≤ R_доп / σ_r
4,30 ≤2.697 / 1,68

Условие выполняется Проверяю условие прочности монолитного основания из ЩПС, укрепленного цементом марки 40:

Е_об=445 МПа

Еэ^I =432 МПа Е1=3600 МПа	h=4
Еэ^II =378 МПа Е2=2200 МПа	h=6
Еэ^III =360 МПа Е3=400 МПа	h=12

Е_э=21 МПа

Рис. 1.6 Расчетная схема приведения конструкции к двухслойной
при расчете промежуточного слоя.

Проверяем условие:

k_пр^тр ≤ R_доп / σ_r =2.697/0.28 =9,63

Для монолитных оснований R_доп определяем по формуле:

R_доп = R_u = 2,697 МПа

Суммарная толщина асфальтобетонных слоев составит:

Н = h₁ + h₂ + h₃ = 4 + 6 + 12 = см

Определяю отношения:

H / D = 22 / 39 = 0,56
Е_ср / Е₂ = 2760 / 400 = 6,9
Е₂ / Е_э^III = 400 / 360 = 1,11

Расчетное напряжение:

σ_r = σ_r p К_б = 0,55 ∙ 0,85 ∙ 0,6 = 0,28 МПа

σ_r – растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, находят по номограмме (рис. 4.30 учебно-методического пособия) и равен 0,62 МПа;

Проверяем условие прочности:
k_пр^тр ≤ R_доп / σ_r
0,9 ≤ 2,697 / 0,28
0,9 ≤ 9,63

Условие выполняется