Расчёт конструкции дорожной одежды Исходные данные

Расчёт конструкции дорожной одежды
Исходные данные
Название объекта: Автомобильная дорога
Район проектирования: Выборгское шоссе
Выполняемые расчёты: На упругий прогиб, сдвиг, изгиб
Дорожно-климатическая зона: II - подзона 1
Схема увлажнения: Схема 2
Расчётная влажность грунта 𝑊р : 0,60
Коэффициент уплотнения грунта: 1,00
Проектные данные
Техническая категория дороги: II категория
Тип дорожной одежды: Облегчённый
Заданная надёжность 𝐾𝑛 : 0,95
Требуемый 𝐾пр (упругий прогиб): 1,2
Требуемый 𝐾пр (сдвиг, изгиб): 1
Нормативное отклонение прочности 𝑡: 1,71
Ширина проезжей части, м: 22,5
Расчётная нагрузка
Давление в шине 𝑝, МПа: 0,60
Диаметр отпечатка шины 𝐷дин., см: 37,00
Статическая нагрузка на ось 𝑄, кН: 100,00
Суммарное число приложений нагрузки
Тип участка дороги: Полоса движения
Расчётное количество дней в году 𝑇рдг : 125
Показатель изменения интенсивности по годам 𝑞: 1,04
Коэффициент, учитывающий вероятности отклонения суммарного движения 𝑘𝑛 : 1,47
𝐾𝑐 =
1, 0415 − 1
𝑞 𝑇сл − 1
=
≈ 20, 02
𝑞−1
1, 04 − 1
Приведённая интенсивность, авт./сут.: 2000
∑︁
𝑁𝑝 = 0, 7 × 𝑁𝑝 ×
𝐾𝑐
20, 02
× 𝑇рдг × 𝑘𝑛 = 0, 7 × 2000 ×
× 125 × 1, 47 = 2974080, 4
𝑞 𝑇сл −1
1, 0415−1
𝐸𝑚𝑖𝑛 = 98, 65 × (lg
∑︁
𝑁𝑝 − 𝑐) = 98, 65 × (lg 2974080, 4 − 3, 55) ≈ 288, 39
1
МПа
Вариант № 1-ГР
1) Конструктивный слой № 1: 7,0 см
Асфальтобетон горячей укладки плотный I марки, из щебёночной (гравийной) смеси типа А,
марка битума БНД/БН-60/90, E = 3200 МПа
2) Конструктивный слой № 2: 15,0 см
Асфальтобетон горячей укладки пористый I марки из крупнозернистой щебёночной (гравийной)
смеси марка битума БНД-60/90, E = 2000 МПа
3) Конструктивный слой № 3: 30,0 см
Щебень фракционированный 40..80 (80..120) мм трудноуплотняемый с заклинкой фракционированным мелким щебнем, E = 350 МПа
4) Конструктивный слой № 4: 25,0 см
Песок мелкий, с содержанием пылевато-глинистой фракции 5%Материал: Песок мелкий, с содержанием пылевато-глинистой фракции 5%
𝐸 = 100 МПа, 𝜑 = 24, 0∘ , 𝜑стат. = 31, 0∘ , 𝑐 = 0, 0030 МПа
Грунт земляного полотна
Песок пылеватыйМатериал: Песок пылеватый
𝐸 = 84 МПа, 𝜑 = 12, 0∘ , 𝜑стат. = 36, 0∘ , 𝑐 = 0, 0050 МПа
Расчёт на упругий прогиб
Расчёт по допускаемому упругому прогибу ведём послойно, начиная с грунта [1, номогр. 3.1]
ℎв
ℎ4
25
𝐸пов
𝐸г
84
𝐸пов
𝐸н
= 0, 84;
=
=
= 0, 68;
=
=
=
≈ 0, 8952
𝐸в
𝐸4
100
𝐷
𝐷
37
𝐸в
𝐸4
𝐸пов = 0, 8952 × 100 = 89, 52
МПа
ℎв
ℎ3
30
𝐸пов
𝐸4
89, 52
𝐸пов
𝐸н
= 0, 26;
=
=
= 0, 81;
=
=
=
≈ 0, 5184
𝐸в
𝐸3
350
𝐷
𝐷
37
𝐸в
𝐸3
𝐸пов = 0, 5184 × 350 = 181, 44
МПа
𝐸н
𝐸3
181, 44
ℎв
ℎ2
15
𝐸пов
𝐸пов
=
=
= 0, 09;
=
=
= 0, 41;
=
≈ 0, 182
𝐸в
𝐸2
2000
𝐷
𝐷
37
𝐸в
𝐸2
𝐸пов = 0, 182 × 2000 = 364
МПа
𝐸н
ℎв
ℎ1
7
𝐸пов
𝐸2
364
𝐸пов
= 0, 11;
=
=
= 0, 19;
=
=
=
≈ 0, 1478
𝐸в
𝐸1
3200
𝐷
𝐷
37
𝐸в
𝐸1
𝐸пов = 0, 1478 × 3200 = 472, 96
𝐾расч =
МПа
472, 96
𝐸пов
=
= 1, 64;
𝐸𝑚𝑖𝑛
288, 39
𝐾расч − 𝐾тр
1, 64 − 1, 2
× 100% =
× 100% = 36, 67%
𝐾тр
1, 2
Расчёт на сдвигоустойчивость
Конструктивный слой № 4
Материал: Песок мелкий, с содержанием пылевато-глинистой фракции 5%
𝐸 = 100 МПа, 𝜑 = 24, 0∘ , 𝜑стат. = 31, 0∘ , 𝑐 = 0, 0030 МПа
Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв:
МПа
Удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки [1, номогр. 3.2, 3.3]
𝐸в =
1800 × 7 + 1200 × 15 + 350 × 30
= 790, 38
7 + 15 + 30
𝐸в
790, 38
ℎв
52
=
= 8, 83;
=
= 1, 41; 𝜏н ≈ 0, 019
𝐸общ
89, 52
𝐷
37
2
МПа
Активное напряжение сдвига [1, формула 3.13]
𝑇 = 𝜏н × 𝑝 = 0, 019 × 0, 6 = 0, 0114
Коэффициент 𝑘𝑑 = 2
Предельное активное напряжение сдвига [2, формула 3.14]
МПа
𝑇пр = 𝑘𝑑 × (𝑐𝑛 + 0, 1 × 𝛾ср × 𝑧оп × 𝑡𝑔𝜑стат. ) = 2 × (0, 003 + 0, 1 × 0, 002 × 52 × 𝑡𝑔31∘ ) ≈ 0, 0187
𝐾расч =
𝑇пр
0, 0187
=
= 1, 64;
𝑇
0, 0114
МПа
𝐾расч − 𝐾тр
1, 64 − 1
× 100% =
× 100% = 64%
𝐾тр
1
Грунт земляного полотна
Материал: Песок пылеватый
𝐸 = 84 МПа, 𝜑 = 12, 0∘ , 𝜑стат. = 36, 0∘ , 𝑐 = 0, 0050 МПа
Средневзвешенный модуль упругости верхних слоёв:
МПа
Удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки [1, номогр. 3.2, 3.3]
𝐸в =
1800 × 7 + 1200 × 15 + 350 × 30 + 100 × 25
= 566, 23
7 + 15 + 30 + 25
𝐸в
566, 23
ℎв
77
=
= 6, 74;
=
= 2, 08; 𝜏н ≈ 0, 0163
𝐸общ
84
𝐷
37
МПа
Активное напряжение сдвига [1, формула 3.13]
𝑇 = 𝜏н × 𝑝 = 0, 0163 × 0, 6 = 0, 0098
Коэффициент 𝑘𝑑 = 1
Предельное активное напряжение сдвига [2, формула 3.14]
МПа
𝑇пр = 𝑘𝑑 × (𝑐𝑛 + 0, 1 × 𝛾ср × 𝑧оп × 𝑡𝑔𝜑стат. ) = 1 × (0, 005 + 0, 1 × 0, 002 × 77 × 𝑡𝑔36∘ ) ≈ 0, 016
𝐾расч =
𝑇пр
0, 016
=
= 1, 64;
𝑇
0, 0098
МПа
𝐾расч − 𝐾тр
1, 64 − 1
× 100% =
× 100% = 64%
𝐾тр
1
Расчёт на изгиб
Материал нижнего слоя монолитного блока: Асфальтобетон горячей укладки пористый I марки
из крупнозернистой щебёночной (гравийной) смеси марка битума БНД-60/90
Коэффициент, учитывающий реальный режим растяжения повторной нагрузкой 𝛼 = 5, 9 [1, табл. П.3.1]
Коэффициент, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя 𝑚 = 4, 3
[1, табл. П.3.1]
Коэффициент, учитывающий влияние на прочность усталостных процессов [1, формула 3.18]
𝛼
√︀ ∑︀
𝑘1 = 𝑚
=
( 𝑁𝑝 )
5, 9
√︀
4,3
(2974080)
= 0, 184
Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе [1, формула 3.17]
𝑅𝑛 = 𝑅0 × 𝑘1 × 𝑘2 × (1 − 𝑣𝑟 × 𝑡) = 8 × 0, 18 × 0, 8 × (1 − 0, 1 × 1, 71) = 0, 978 МПа
𝐸в =
4500 × 7 + 2800 × 15
= 3340, 91
7 + 15
𝐸общ = 181, 44
Общий модуль упругости основания
МПа
3
МПа
Растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчётных диаметрах площадки, передающей нагрузку [1, номогр. 3.4]
𝐸в
3340, 91
ℎ
22
=
= 18, 41;
=
= 0, 59; 𝜎𝑟 = 1, 34
𝐸общ
181, 44
𝐷
37
МПа
Расчётное напряжение [1, формула 3.16]
𝜎𝑟 = 𝜎𝑟 × 𝑝 × 𝑘в = 1, 34 × 0, 6 × 0, 85 = 0, 681
𝐾расч =
𝑅𝑛
0, 978
=
= 1, 44;
𝜎𝑟
0, 681
МПа
𝐾расч − 𝐾тр
1, 44 − 1
× 100% =
× 100% = 43, 51%
𝐾тр
1
4
Список нормативных документов
1. ОДН 218.046-01 Проектирование нежёстких дорожных одежд
2. МОДН 2-2001 Проектирование нежёстких дорожных одежд
6