Проектирование по одн 218. 046-01

2

Проектирование по ОДН 218.046-01

1.1 Расчёт по ОДН 218.046-01 Область проектирования – Ростовская область; Категория проектируемой дороги - I;

Дорожно-климатическая зона – III;

Подзона – 1;

Тип местности по увлажнению – 1;

Заданная надежность - К_н = 0.95;

Тип дорожной одежды – капитальный;

Грунт рабочего слоя земляного полотна – Грунт суглинок легкий; Уровень грунтовых вод, считая от низа дорожной одежды – 5 м; Коэффициент уплотнения грунта земляного полотна К_упл = 1.01 - 0.98.

Определение суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы

Расчетная нагрузка – АК11.5(ГОСТ 32960-2014, при P = 0.8 МПа); Срок службы дорожной одежды, лет - 19;

Параметры расчетной нагрузки: Нагрузка на колесо Q = 57,5 кН; Давление в шине P = 0,8 МПа; Диаметр штампа колеса Д_д = 34 см;

Диаметр штампа колеса от статической нагрузки Д_ст = 30 см

Суммарное расчетное число приложений нагрузки задано исходно и составляет 22653,96 авт.

3

Расчетные характеристики слоев дорожной одежды

Расчетные характеристики слоев дорожной одежды приведены ниже:

Материал слоя     Толщи на, см Модуль упругости по упругому прогибу, МПа   Модуль упругости по сдвигу, МПа   Модуль упругости на изгиб, МПа Сопроти вление растяже нию при изгибе R0, МПа     m     α Асфальтобетон плотный тип А, на вязком битуме 60/90   4   3200   1100   4500   9,8   5,5   5,9 Асфальтобетон пористый крупнозернист ый, на вязком битуме 60/90     6     2000     840     2800     8     4,3     7,1 Асфальтобетон высокопористый крупнозернист ый, на вязком битуме 60/90     8     2000     840     2100     5,65     4,0     7,6 Щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанный цементом марки 40   15   600   600   600   0   -   - Гравийная смесь с непрерывной гранулометрией С4 (максимальный размер зерен 80мм)     32     230     230     230     0     -     -

Общая толщина дорожной одежды 65 см.

5

Расчет по упругому прогибу

Критерий прочности имеет вид:

𝐸 > 𝐸 ∙ К^тр

об           𝑚𝑖𝑛         𝑘р

где:

𝐸об – общий расчетный модуль упругости конструкции, определяемый по номограмме рис. 3.1. ОДН.

𝐸𝑚𝑖𝑛 – минимальный требуемый модуль упругости конструкции, определяемый по эмпирической формуле 3.10, ОДН (учетом письма ЦНИИС от 18.10.2016 №531125/708):

𝑝                                               0,8

𝐸_𝑚𝑖𝑛 = √  ∙ 98.65 ∙ [log₁₀ ∑𝑁_𝑝 − 𝑐] = √ ∙ 98.65 ∙ [log₁₀ 8205289,32 − 3,2] = 131,58 МПа

0.6                                             0.6

с учетом того что для дорог V категории модуль необходимо уменьшить на

15%.

Независимо от результата полученного по формуле 𝐸𝑚𝑖𝑛 должен быть не менее указанного в таблице 3.4 ОДН, равного 230 Мпа.

Принимаем 𝐸𝑚𝑖𝑛 равным 230 Мпа.

К^тр требуемый коэффициент прочности конструкции (табл. 3.1 ОДН), равный

𝑘р

1.3.

Общий расчетный модуль упругости конструкции определяют с помощью номограммы рис. 3.1 ОДН, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.

Схема расчета конструкции приведена ниже:

Общий расчетный модуль упругости конструкции 𝐸об равен 407,27 МПа. Коэффициент прочности конструкции полученный по расчету, равен:

6

𝐸об     407,27

𝐾𝑘р = 𝐸   = 230 = 1,77.

𝑚𝑖𝑛

Требуемый коэффициентом прочности К^тр, равен 1,3.

𝑘р

Прочность обеспечена.

Прочность обеспечена.

Расчет по сдвигу

Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

𝑇 𝑘р

𝑇 ≤ _тр,

𝐾𝑘р

где 𝐾^тр - требуемое минимальное значение коэффициента прочности (табл. 3.1

𝑘р

ОДН), равное 1;

T - расчетное активное напряжение сдвига от действующей временной нагрузки, МПа;

T _пр - предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа.

Расчет для слоя Грунт суглинок легкий

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле 3.12 ОДН:

∑𝑛  𝐸𝑖∙ℎ𝑖

𝐸в =  ^𝑖=1  = 500,31 МПа,

∑𝑛  ℎ𝑖

𝑖=1

где n – число слоев дорожной одежды до рассматриваемого слоя;

E _i – модуль упругости i -го слоя;

h _i – толщина i -го слоя.

Общий модуль упругости нижних слоев, определяют с помощью номограммы рис. 3.1 ОДН:

E ₁ = 40,64 МПа

9

Общий модуль упругости нижних слоев - 40.64 МПа.

Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляют по формуле 3.13, ОДН:

𝑇 = 𝜏̅н ∙ 𝑝 = 0,01654 ∙ 0,8 = 0,01324 МПа,

где 𝜏̅н – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм, в зависимости от угла внутреннего трения, равного 83163 град;

p – расчетное давление от колеса на покрытие, равное 0,8 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в слое определяют по формуле 3.14 МОДН:

𝑇_𝑘р = 𝑘_𝑑 ∙ (𝑐_𝑁 + 0.1 ∙ 𝛾_ср ∙ 𝑧_о𝑘 ∙ tan 𝜑_ст) = 2,0 ∙ (0,009 + 0.1 ∙ 0,00203 ∙ 65 ∙ tan 17,844) =

0,02562 МПа,

где c_N – сцепление в рассматриваемом слое;

k _d - коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем основания;

z _оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

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

𝜑ст величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

Коэффициент прочности конструкции полученный по расчету, равен:

𝑇_𝑘р  0,02262

𝐾𝑘р = 𝑇 = 0,01324= 1,94.

Требуемый коэффициент прочности, равен 1

Прочность обеспечена.

10

Расчёт по ПНСТ 265-2018

Исходные данные для расчета дорожной одежды:

– Область проектирования - Ростовская область;

– Категория проектируемой дороги - I;

– Дорожно-климатическая зона – III;

– Подзона – 1;

– Тип местности по увлажнению – 1;

– Заданная надежность - Кн = 0.95

– Тип дорожной одежды – капитальный;

– Грунт рабочего слоя земляного полотна – Легкий суглинок;

– Уровень грунтовых вод, считая от низа дорожной одежды – 5.00 м;

– Коэффициент уплотнения грунта земляного полотна К_упл = 1.01 - 0.98.

17

– Расчетная нагрузка – А-11.5 (P = 0.8 МПа);

– Срок работ по капитальному ремонту, лет - 24;

– Срок работ по ремонту, лет - 12;

Параметры расчетной нагрузки:

– Нагрузка на колесо Q = 57,5 кН;

– Давление в шине P = 0,8 МПа;

– Диаметр штампа колеса Д_д = 34 см;

– Диаметр штампа колеса от статической нагрузки Д_ст = 30 см.

– Показатель изменения интенсивности q = 1.040

Расчет по упругому прогибу

Критерий прочности имеет вид:

𝐸 > 𝐸   ∙ К^тр

об       𝑚𝑖𝑛     𝑘р

где 𝐸об – общий модуль упругости на поверхности дорожной конструкции

𝐸𝑚𝑖𝑛 – минимальный требуемый модуль упругости с учетом ГОСТ 32969, где давление на покрытие для дорожных одежд капитального типа отличается от 0.6 МПа:

Независимо от результата полученного по формуле 𝐸𝑚𝑖𝑛 должен быть не менее указанного в таблице 13 ПНСТ, равного 330 Мпа.

Принимаем 𝐸𝑚𝑖𝑛 равным 525.78 Мпа.

К^тр требуемый коэффициент прочности конструкции (таблица 11 ПНСТ),

𝑘р

равный 1.20.

Общий расчетный модуль упругости конструкции определяют с помощью номограммы рисунок 4 ПНСТ, построенной по решению теории упругости для модели многослойной среды.

Схема расчета конструкции приведена ниже:

  Общий расчетный модуль упругости конструкции 𝐸об = 637.59 МПа.       

  Коэффициент прочности конструкции полученный по расчету, равен:

21

            Требуемый коэффициентом прочности К^тр, равен 1.20.

Прочность обеспечена.

Расчет по сдвигу

Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:

где 𝐾^тр - требуемое минимальное значение коэффициента прочности (таблица 11,

𝑘р

ПНСТ), равное 1.00;

T - расчетное активное напряжение сдвига от действующей временной нагрузки, МПа;

T_пр - предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа.

Расчет для слоя: легкий суглинок

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле 16, ПНСТ:

где n – число слоев дорожной одежды до рассматриваемого слоя;

E_i – модуль упругости i -го слоя;

24

h _i – толщина i -го слоя.

Общий модуль упругости нижних слоев, определяют с                    помощью номограммы рисунок 5 и 6, ПНСТ:

E ₁ = 40.64 МПа

Общий модуль упругости нижних слоев – 40.64 МПа.

Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляют по формуле 14, ПНСТ:

𝑇 = 0.01045 ∙ 0.80 = 0.00836 МПа,

где 𝜏̅н – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм рисунок 5 и рисунок 6 ПНСТ, в зависимости от угла внутреннего трения, равного 3.461 град;

p – расчетное давление от колеса на покрытие, равное 0.8 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в слое определяют по формуле 13, ПНСТ:

𝑇пр = 𝑘𝑑 ∙ (𝑐𝑁 + 0.1 ∙ 𝛾ср ∙ 𝑧о𝑘 ∙ tan 𝜑ст ) = 1.00 ∙ (0.006 + 0.1 ∙ 0.00200 ∙ 98.00 ∙

∙ tan 17.844) = 0.01221 МПа

где c_N – сцепление в рассматриваемом слое;

k_d - коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем основания;

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

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

𝜑ст величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

Коэффициент прочности конструкции полученный по расчету, равен:

𝑇_𝑘р 0.01221

𝐾𝑘р = 𝑇 = 0.00836= 1.46.

Требуемый коэффициент прочности, равен 1.00

25

Прочность обеспечена.

Расчет для слоя: песок средней крупности с содержанием пылевато-глинистой фракции 5%

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле 16, ПНСТ:

где n – число слоев дорожной одежды до рассматриваемого слоя;

E_i – модуль упругости i -го слоя;

h _i – толщина i -го слоя.

Общий модуль упругости нижних слоев, определяют с помощью номограммы рисунок 5 и 6, ПНСТ:

E ₂ = 75.15 МПа

E ₁ = 40.64 МПа

Общий модуль упругости нижних слоев – 75.15 МПа.

Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляют по формуле 14, ПНСТ:

𝑇 = 0.01136 ∙ 0.80 = 0.00909 МПа,

где 𝜏̅н – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм рисунок 5 и рисунок 6 ПНСТ, в зависимости от угла внутреннего трения, равного 24 град;

p – расчетное давление от колеса на покрытие, равное 0.8 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в слое определяют по формуле 13, ПНСТ:

𝑇пр = 𝑘𝑑 ∙ (𝑐𝑁 + 0.1 ∙ 𝛾ср ∙ 𝑧о𝑘 ∙ tan 𝜑ст ) = 2.00 ∙ (0.002 + 0.1 ∙ 0.00200 ∙ 68.00∙

∙ tan 33.000) = 0.02166 МПа,

где c_N – сцепление в рассматриваемом слое;

k_d - коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем основания;

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

26

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

𝜑ст величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

Коэффициент прочности конструкции полученный по расчету, равен:

𝑇_пр 0.02166

𝐾пр = 𝑇 = 0.00909 = 2.38.

Требуемый коэффициент прочности, равен 1.0 Прочность обеспечена.

Проектирование по RStO 01

«Нормы и правила по стандартизации конструкций дорожных одежд» издания 2001 (RStO 01) разработаны Научно-исследовательским обществом автодорожного строительства. Нормы и правила содержат типовые решения по выбору конструкций дорожных одежд вне населенных пунктов и в их установленных границах. Поскольку Нормы и правила RStO 01 входят также и в компетенцию городов и населенных пунктов, они разработаны с участием представителей коммунальных строительных служб в соглашении со с дорожными службами.

Нормы и правила RStO 01 применяются для нового строительства, реконструкции проезжих частей и других дорожных покрытий.

Факторов

Общий период времени может быть подразделен на отдельные промежутки времени с каждый раз постоянными значениями f₁, f₂, f₃, f_A, q_Bm и f_z. Расчет упрощается на каждый промежуток времени (N>1):

𝐵 = 𝑁 ∗ 𝐷𝑇𝐴(𝑆𝑉) ∗ 𝑞_𝐵𝑚 ∗ 𝑓₁ ∗ 𝑓₂ ∗ 𝑓₃ ∗ 𝑓_𝑧 ∗ 365

Для периода с 1-го года по 4-й (без прироста в 1-ом году) принимается:

где 𝑝 – cреднее годовое увеличение состава тяжелого грузового движения в году. Для первого года принимается = 0.

Приведенная нагрузка составляет по обоим методам В = 56,49 млн. Эквивалентных проездов оси в 10 тонн. Такая нагрузка соответствует конструктивному классу SV.

45

Подбор дорожной конструкции

Выберем подходящую конструкцию из каталога RStО-01. Так как на поверхности земляного полотна модуль деформации составляет более 45 МПа, то специальные мероприятия по усилению земляного полотна не требуется. Выбранные конструкции дорожной одежды показаны на рисунке 2.

3)

46

Заключение

В процессе данной работы, были изучены методы проектирования по современным отечественным и зарубежным методам.

К рассмотрению были представлены следующие документы: ОДН 218.046- 01 Проектирование нежестких дорожных одежд, ПНСТ 265-2018 «Автомобильные дороги общего пользования. Проектирование нежестких дорожных одежд», СТО АВТОДОР 2.25-2016 «Каталог типовых конструкций нежесткой дорожной одежды для автомобильных дорог ГК «АВТОДОР», а также немецкий документ RSTO O1

«Нормы и правила по стандартизации конструкций дорожных одежд».

Проанализировав работы по вышеперечисленным нормативам можно сделать следующие выводы:

· В отечественных методах при расчете нами назначаются конструкции, удовлетворяющие требованиям прочности и морозоустойчивости.

· В зарубежном методе, был выбран класс транспортной нагрузки в зависимости от заданной интенсивности. На основании выбранного класса была подобрана конструкция дорожной одежды.

Класс транспортной нагрузки в СТО «АВТОДОР» 2.25-2016 зависит от суммарного числа приложений расчетной нагрузки (115кН) млн. и скорости движения потока.

В RStO-01 конструктивный класс подбирается в зависимости от приведенной расчетной нагрузки, эквивалентной проезду осевых нагрузок в 10 тонн, млн. Каждый слой должен соответствовать требованиям ZTV – StB.

Требования к строительным материалам за рубежом отличаются от “наших” требований. Исходные данные для всех методов одинаковые. Учитывая все нормы в данной работе были приведены следующие конструкции дорожных одежд:

47

1) По ОДН 218.046-01

2) По ПНСТ 265-2018

48

3) По СТО «АВТОДОР» 2.25-2016

4) По RStO-01

Сравнивая вышеперечисленные дорожные конструкции, можно сделать вывод о том, что толщина асфальтобетонных слоев почти не меняется для данной интенсивности движения. Общим являются требования, предъявляемые к грунту, минимальный модуль упругости которого должен быть равен 45 МПа.

В настоящее время автомобильная отрасль сильно развивается, также как и интенсивность дорожного трафика, что увеличивает за собой и грузоподъемность

49

транспортных средств. В связи с этим повышаются требования к качествам материалам, а, следовательно, и к повышению долговечности конструкции.

Применение новых более качественных материалов несет за собой увеличение стоимости этих материалов, стоимости строительных работ, применение нового испытательного оборудования, учет новых показателей.

Благодаря эффективному проектированию, соблюдению технологии производства, строгому контролю качества можно добиться безопасных, качественных и долговечных дорог.

50

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине: «Современные методы конструирования и расчета дорожных одежд»

на тему: «Расчет и подбор дорожной конструкции по различным методикам»

г. Ростов-на-Дону

2021 год

СОДЕРЖАНИЕ

1. Проектирование по ОДН 218.046-01............................................................. 3

1.1 Расчёт по ОДН 218.046-01........................................................................... 3

1.1.1 Определение суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы.......................................................................................................................... 3

1.1.3 Расчетные характеристики слоев дорожной одежды............................ 5

1.1.4 Расчет по упругому прогибу.................................................................. 6

1.1.5 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе   7

1.1.6 Расчет по сдвигу...................................................................................... 9

1.1.7 Расчет на статическую нагрузку........................................................... 12

2. Проектирование по ПНСТ 265-2018................................................................ 16

2.1 Расчёт по ПНСТ 265-2018........................................................................... 17

2.1.1 Определение суммарного расчетного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы        18

2.1.2 Определение расчетных характеристик грунта и песка...................... 19

2.1.3 Расчетные характеристики слоев дорожной одежды.......................... 20

2.1.4 Расчет по упругому прогибу................................................................ 21

2.1.5 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев покрытия усталостному разрушению от растяжения при изгибе   22

2.1.6 Расчет по сдвигу.................................................................................... 24

2.1.7 Расчет на статическую нагрузку........................................................... 27

3. Проектирование по СТО АВТОДОР 2.25-2016.............................................. 32

3.1 Определение расчетных характеристик грунта и песка............................ 34

3.2 Подбор дорожной одежды по каталогу типовых конструкций................ 35

4. Проектирование по RStO 01............................................................................. 41

4.1 Определение приведенной расчетной нагрузки В при переменных......... 41

факторах............................................................................................................ 41

4.2 Определение приведенной расчетной нагрузки В при постоянных факторов

..................................................................................................................................... 45

4.3 Подбор дорожной конструкции............................................................... 46

5. Заключение........................................................................................................ 47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ............................................. 51

2

Проектирование по ОДН 218.046-01

1.1 Расчёт по ОДН 218.046-01 Область проектирования – Ростовская область; Категория проектируемой дороги - I;

Дорожно-климатическая зона – III;

Подзона – 1;

Тип местности по увлажнению – 1;

Заданная надежность - К_н = 0.95;

Тип дорожной одежды – капитальный;

Грунт рабочего слоя земляного полотна – Грунт суглинок легкий; Уровень грунтовых вод, считая от низа дорожной одежды – 5 м; Коэффициент уплотнения грунта земляного полотна К_упл = 1.01 - 0.98.

Читайте также:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности