Климатические характеристики регионов России

Условные обозначения: t_вл - продолжительность периода осеннего влагонакопления, часы; t_пр - продолжительность периода промерзания, сутки; s - сумма градусочасов отрицательной температуры, умноженная на 0,001

Пункт	tвл	tпp	s
Александровск			63.30
Архангельск			55.12
Багдарин			169.14
Белгород			16.22
Белогорка (Ленинградской)			36.00
Бисерть (Свердловской)			73.35
Валдай			36.69
Владимир			44.16
Вологда			38.21
Воронеж			15.28
Вятка			55.31
Енисейск			109.41
Иваново			48.36
Ивдель (Свердловской)			47.17
Ижевск			58.63
Иркутск			98.42
Йошкар-Ола			59.26
Казань			53.02
Калининград			52.92
Калуга			10.44
Кандалакша			30.38
Кингисепп (Ленинградской)			30.21
Киселевск (Кемеровской)			72.10
Кострома			28.27
Курган			51.76
Курск			17.12
Магадан			70.00
Мезень			65.76
Минусинск			86.86
Москва			28.02
Мурманск			35.90
Новгород Великий			28.03
Нижневартовск			94.59
Нижний Новгород			26.21
Нолинск (Кировской обл.)			57.71
Норск (Амурской)			132.29
Огурцово (Новосибирской)			81.52
Оренбург			56.83
Парабель (Томской)			91.19
Пермь			47.00
Пенза			50.56
Петербург			20.48
Петрозаводск			35.39
Порецкое (Чувашия)			48.81
Псков			21.47
Ржев (Тверской)			40.10
Родино (Алтайский край)			70.23
Рыбинск			41.40
Рязань			29.64
Самара			41.20
Саранск			49.20
Саратов			36.30
Смоленск			38.26
Сургут			94.58
Сыктывкар			69.47
Тамбов			23.17
Тимирязевский (Примор. край)			71.14
Тула			29.52
Улан-Уде (Бурятия)			94.44
Ульяновск			54.07
Ханты-Мансийск			85.55
Чекунда (Хабаровский край)			141.15
Челябинск			36.54
Чита			129.36
Чишмы (Башкортостан)			62.28

ПРИЛОЖЕНИЕ 8
(справочное)

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 20 лет;

- заданная надежность К_н = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 3200 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_Т, относится к сильнопучинистым грунтам.

- материал для основания - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки 20;

- высота насыпи составляет 1,5 м, толщина дорожной одежды - 0,60 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III,

- глубина залегания грунтовых вод - 1,1 м.

Расчет на прочность.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле (3.6):

, где К_с = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1), К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.6).

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоуст., Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа	Ro, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90					9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90					8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90					5,65	6,3	4,0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь					-	-	-
5.	Супесь пылеватая Wo = 0,7WТ	-				-	-	-

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1)

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

Е_общ = 0,165×3200 = 528 МПа

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу - 1,30 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7W_Т и SN_p = 7 179.494 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.4), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

МПа.

По отношениям и и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: = 0,015 МПа.

Таким образом: Т = 0,015×0,6 = 0,009 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 26 = 60 см.

j_ст = 35° (Приложение 2 табл. 2.4)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×60×tg 35° = 0,0123,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа.

, что больше (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

5. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис. 3.1.

Е_н = = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя (h_в = 34 см) устанавливаем по формуле (3.12)

МПа

б) По отношениям и по номограмме рис. 3.4 определяем = 0,75.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

= 0,75 0,6 0,85 = 0,38 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1); SN_p = 7 179 494 авт.;

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,122×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,49 МПа

г) = 1,41, что больше, чем = 1,0 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка конструкции на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности -lод(i) Вт/(мК) (Табл. П.5.1)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,22	1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,26	2,02

1. По карте рис. 4.4. находим среднюю глубину промерзания z_пр(сp) для условий г. Москвы и по формуле (4.3) определяем глубину промерзания дорожной конструкции z_пр:

z_пр = z_пр(cp)×1,38 = 1,4×1,38 = 1,93 м» 2 м.

2. Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 4.3 по кривой для сильнопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий:

l_пр(ср) = 8,5 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_УГВ = 0,61 (рис. 4.1): К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6).

По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч(ср)×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 8,5×0,61×1,2×1,1×0,92×1,1 = 6,9 см.

Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины.

3. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

l_пуч.ср = l_(доп)/(К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,61×1,2×1,1×0,92×1,1) = 4,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 0,92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 0,92 - 0,60 = 0,32 м.

Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). Задаемся h_мрз = 0,30 м.

4. Для использования в морозозащитном слое назначаем мелкозернистый песок с коэффициентами теплопроводности l_г = 1,91 Вт/(мК) и l_м = 2,32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем l_ср:

l_ср = (0,91 + 2,32)/2 = 2,12 Вт/(мК).

5. По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04: 1,40 + 0,08: 1,25 + 0,22: 1,5 + 0,26: 2,2 = 0,43 (м² К/Вт).

6. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

7. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35.

8. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 0,90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61.

9. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,61) = 4,9 см.

10. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пp = 0,60 (м²К/Вт).

11. По табл. 4.7 К_од = 1,0; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0.95.

12. По формуле (4.8) R_од(тр) = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,57 (м²К/Вт).

13. По формуле (4.6) h_мз = (R_од(тр) - R_од(о)×l_мрз = (0,57 - 0,43)×2,12 = 0,29 м.

14. Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 0,30 м.

Пример 2.

1. Задание: требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - I;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 20 лет;

- заданная надежность К_н = 0,95;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 3200 авт/cyт; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_т, относится к сильнопучинистым грунтам;

- материал для основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 20 и песок средней крупности;

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,9 м.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 29,8 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1), К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 3 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (Приложение 2 табл. П.2.4. Приложение 2 табл. П.2.6, Приложение 3 табл. П.3.2 и приложение 3 табл. П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.6).

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по допустимому упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоустойчивости, Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа	Ro, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90					9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90					8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90					5,65	6,3	4,0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь					-	-	-
5.	Песок средней крупности					-	-	-
6.	Супесь пылеватая Wp = 0,7Wт	-				-	-	-

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1)

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

МПа

5)

МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 7179494 - 3,55] = 326 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

.

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,30 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7W_Т и SN_p = 7 179.494 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.5), j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

МПа.

По отношениям и и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,0115 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0,0115×0,6 = 0,007 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 1,0.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 15 + 30 = 79 см.

j_ст = 35° (табл. П2.4)

y_cp = 0,002 кг/см²

0,1 - коэффициент для перевода в МПа

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×79×tg 35° = 0,015,

, что больше (табл. 3.1).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слою модели присваивают следующие характеристики: МПа (п. 3.32); j = 27° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.6).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

МПа.

По отношениям и и при j = 27° с помощью номограммы (рис. 3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,017 МПа.

По формуле (3.13): Т = 0,017×0,6 = 0,102 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_о = 4,0.

Z_оп = 4 + 8 + 22 + 15 = 49 см.

j_ст = 32° (табл. П.2.6)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,002×4 + 0,1×0,002×49×tg 32° = 0,0141

По табл. 3.1 , следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

6. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1, как общий модуль для двухслойной системы.

Е_н = = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

б) По отношениям и по номограмме рис. 3.4 определяем = 0,75.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

= 0,75 0,6 0,85 = 0,38 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1)

t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

SN_p = 4818452 авт.; m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1);

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,122×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,49 МПа.

г) = 1,28, что больше, чем = 1,0 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка конструкции на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности lод(i), Вт/(мК) (Табл. П.5.1)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,22	1,05
Укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь	0,15	2,02
Песок средней крупности	0,30	lср = (lм ± lт)/2 = (2,44 + 1,91)/2 = 2,18*

* Поскольку в период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом, а затем в мерзлом состоянии, в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности l_т и l_м.

1. В соответствии с п.п. 1-2 Проверки на морозоустойчивость Примера 1 определяем глубину промерзания Z_пp = 2,0 м и величину пучения для осредненных условий l_пуч.ср = 6,2 см.

По таблицам и графикам находим коэффициенты К_угв = 0,61 (рис. 4.1); К_пл = 1,2 (табл. 4.4); К_гр = 1,1 (рис. 4.5); К_нагр = 0,92 (рис. 4.2); К_вл = 1,1 (рис. 4.6). По формуле 4.2 находим величину пучения для данной конструкции:

l_пуч = l_пуч(ср)×К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 6,2×0,61×1,2×1,1×0,92×1,1 = 5,0 см.

2. Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3 составляет 4 см, следует назначить морозозащитный слой и выполнить расчет его толщины. Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозозащитного слоя при допустимой величине морозного пучения l_доп = 4 см.

Для этого предварительно определяем величину морозного пучения для осредненных условий, при которой морозное пучение для данной конструкции не превышает 4 см:

l_пуч.ср = l_(доп)/(К_угв×К_пл×К_гр×К_нагр×К_вл = 4:(0,61×1,2×1,1×0,92×1,1) = 4,9 см.

По номограмме рис. 4.3 определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 0,92 м, отсюда толщина морозозащитного слоя h_мрз = 0,92 - 0,79 = 0,13 м.

3. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев (Табл. П.5.1). По формуле (4.7) определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04: 1,40 + 0,08: 1,25 + 0,22: 1,05 + 0,15: 2,2 + 0,30: 2,18 = 0,51 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний рис. 4.5 определяем номер изолинии - V.

5. По табл. 4.9 находим С_пуч = 1,35.

6. По табл. 4.10 при общей толщине дорожной одежды h_од = 0,90 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61.

7. Вычисляем отношение l_доп/(С_пуч×С_р) = 4/(1,35×0,61) = 4,9 см.

8. По номограмме рис. 4.6 определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пp = 0,60 (м²К/Вт).

9. По табл. 4.7 К_од = 1,0; К_увл = 1,0 (п. 4.11); d = 0.95.

По формуле (4.8) R_од(тр) = R_пр×К_од×К_увл×d = 0,57 (м²К/Вт).

10. По формуле (4.6) h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))×l_мрз = (0,57 - 0,51)×2,18 = 0,13 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 10 м.

Пример 3.

Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

- дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

- категория автомобильной дороги - II;

- заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 15 лет;

- приведенная к нагрузке типа А (Приложение 1 табл. П.1.1) интенсивность движения на конец срока службы N_p = 1800 авт/сут; приращение интенсивности q = 1,04;

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 W_т, которая относится к сильнопучинистым грунтам;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- материал для основания - щебеночная смесь С₃.

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (3.6)

, где К_с = 20 (Приложение 6 табл. П.6.3).

Т_рдг = 125 дней (табл. П.6.1),

К_n = 1,49 (табл. 3.3)

авт.

2. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости (Приложение 2 табл. П.2.4, Приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.8);

- высота насыпи составляет 1,5 м;

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

- глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

 

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по допустимому упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоустойчивости, Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа	Ro, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90					9,80	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90					8,0	5,9	4,3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90					5,65	6,3	4,0
4.	Щебеночная смесь					-	-	-
5.	Супесь пылеватая Wp = 0,7Wт	-				-	-	-

3. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме рис. 3.1:

1)

по Приложению 1 табл. П.1.1 р = 0,6 МПа, D = 37 см

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

МПа

5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

Е_тр = 98,65[lg(SN_p) - 3,55] = 98,65[lg 2710379 - 3,55] = 284 МПа

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

.

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,20 (табл. 3.1).

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при W_p = 0,7W_т и SN_p = 2710379 авт.) Е_н = 46 МПа (табл. П.2.5); j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4).

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П.3.2 при расчетной температуре +20 °С (табл. 3.5).

МПа.

По отношениям и и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) находим удельное активное напряжение сдвига: = 0,012 МПа.

По формуле (3.13): Т = 0,012×0,6 = 0,0072 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в песчаном слое определяем по формуле (3.14), где С_N = 0,004 МПа, К_д = 4,0.

Z_оп = 4 + 8 + 14 + 34 = 60 см.

j_ст = 35° (табл. П.2.6)

y_cp = 0,002 кг/см²

Т_пр = 0,004 + 0,1×0,002×60×tg 35° = 0,0124,

где 0,1 - коэффициент для перевода в МПа

, что больше (табл. 3.1).

5. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис. 3.1.

Е_н = 122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12)

МПа.

Модули упругости асфальтобетонных слоев назначаем по табл. П.3.1.

б) По отношениям и по номограмме рис. 3.4 определяем = 1,1 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

= 1,1 0,6 0,85 = 0,56 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

при R_o = 5,65 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (табл. П.3.1)

v_R = 0,10 (табл. П.4.1); t = 1,71 (табл. П.4.2)

- (формула 3.18)

m = 4; a = 6,3 (табл. П.3.1);

SN_p = 2710379 авт.

k₂ = 0,85 (табл. 3.6)

R_N = 5,65×0,155×0,85(1 - 0,1×1,71) = 0,62

г) = 1,10, что больше, чем = 1,0 (табл. 3.1).

Вывод: выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Проверка на морозоустойчивость