Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего

грунта и малосвязных конструктивных слоев

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие

Т≤Т _пр / К_пр^ТР, (7.10)

где Т - расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки; Т _пр - предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушения прочности на сдвиг, (см. разд. 4.2); К_пр^ТР - требуемый коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности, согласно табл.7.1.

При расчете Т _пр расчетный модуль упругости бетонного покрытия Е_б.расч назначают в зоне швов покрытия, согласно табл.7.3.

Таблица 7.3

Расчетный модуль упругости бетонного покрытия Е_б.расч в зоне швов

	Тип бетона	При к#G0лассе бетона на растяжение при изгибе Btb
4,4	4,0	3,6	3,2	2,8	2,4	2,0	1,6	1,2	0,8
Еб.расч, МПа	Тяжелый бетон
Мелкозернистый бетон

 

8. Проверка дорожной конструкции с жесткой дорожной одеждой

на морозоустойчивость

 

Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость проводится в соответствии с положениями [1] #M12291 1200015514[[[[(см. разд. 5). Допустимая величина общего приподнятия от выпучивания для цементобетонных покрытий при эксплуатации по первой расчетной схеме - 3 см.

9. Расчет параметров конструкций и элементов

деформационных швов

Определение расстояния между поперечными швами сжатия l_сж выполняется по формуле полученной на основе исследований представленных в [8]

l_сж = 2∙ ln [ M+(M ²-1)^0.5]/ n. (9.1)

Величины M и n определяются следующим образом

M = [1- B_tb /(4∙ E_б∙α∙Δt)]^-1, (9.2)

n = 100∙(k_c / E_б ∙ h)^0.5. (9.3)

где ln- натуральный логарифм; α – коэффициент линейной температурной деформации бетона, 1/°С; k_c – коэффициент сопротивления сдвигу при горизонтальных смещениях плиты по основанию, Н/см³; h - толщина плиты, см; Δt – изменение температуры на уровне серединной плоскости слоя покрытия, принимается по модулю (без учета знаков). Для оценочных расчетов используем зависимость

Δt = Т_макс – Т_мин‌‌‌‌ (9.3*)

где – Т_макс,Т_мин - абсолютные максимальная и минимальная температуры воздуха, в период бетонирования(Т_макс) и эксплуатации покрытия (Т_мин), определяются по [9],°С.

Необходимость устройства швов расширения определяется исходя из допустимых температурных напряжений сжатия σ_t^доп (МПа) [6],

σ_t^доп = 0,031∙(E_б ∙ γ ∙ h)^0,5 (9.4)

где γ - плотность материала плиты, т/м ; h - толщина плиты, м.

В зоне швов не должно превышать 2∙ B_tb. Из условия прочности швы расширения устраивают, если допустимые напряжения σ_t^доп будут меньше фактических (МПа), определяемых по формуле

σ_t^ф = α∙E_б ∙(Т_макс – Т_исх) (9.5)

 

где - Т_макс,Т_исх - максимальная и исходная температура бетона в середине по толщине плиты, °С.

Расстояние l_расш между швами расширения определяется по формуле

 

l_расш = E_б ∙ δ_пр /(σ_t^ф – σ_пр ∙ h_пр / h), м (9.6)

 

где δ_пр - деформация сжатия прокладки шва расширения, м;

δ_пр = В_пр ∙ σ_пр / Е_пр, (9.7)

где В_пр - ширина прокладки, В_пр = 0,03м (см. рис.6.3); Е_пр - модуль упругости прокладки, МПа; для деревянных прокладок =8 МПа; σ_пр - обжатие шва расширения (напряжение при сжатии), МПа; для деревянных прокладок мягких пород σ_пр =2 МПа; h_пр - высота прокладки, м;

h_пр = h – 0,04 (м). (9.8)

При определении расстояние l_расш между швами расширения следует учитывать [8] (см. разд.6.1) что, швы расширения можно не устраивать при температуре бетонирования более 10 °С если покрытие располагается на цементогрунтовом основании толщиной не менее 18 см.

Перед мостами и путепроводами устраивают не менее трех швов расширения без штырей и прокладок, шириной по 6 см каждый, через 15-30 м друг от друга. Швы заполняют сильно сжимаемым материалом, например песком, обработанным битумом; вверху шва устанавливают готовую резиновую пустотелую или пористую прокладку высотой 6 см.

Диаметр d_шт (см) штырей в швах вычисляют по формуле

d_шт = [10∙ Р_шт /(А_d ∙R_и∙n_шт∙К_d)]^0,5, (9.9)

где - часть расчетной нагрузки на колесо, воспринимаемой штыревым соединением;

Р_шт = 0,9∙ Q_дн (1 – ω_шт / ω_пл); (9.10)

где ω_шт - податливость штырей при нагружении, мм; для швов сжатия =1,5 мм, для швов расширения ω_шт =2 мм; ω_пл - расчетный прогиб края плиты от действия нагрузки, мм; для песчаного и щебеночного основания ω_пл =5 мм, для цементогрунтового основания - ω_пл =3 мм; А_d - коэффициент длины зоны обжатия бетона в месте входа в него штыря; для швов сжатия А_d =3, для швов расширения А_d =1,5; R_и - средняя прочность бетона на сжатие, МПа: допускается принимать R_и ≈8∙ B_{t b} ; n_шт - количество штырей на полосе наката; К_d - коэффициент запаса, равный 0,75.

Длина штырей составляет 20∙ d_шт плюс допуск, равный 5 см, плюс прибавка на установку температурного колпачка (5 см) и на ширину шва (3 см для швов расширения).

Диаметр штырей в продольных швах определяется из требуемой площади поперечного сечения F_a (см /м) арматуры:

F_a = 0,2∙ В∙h∙γ∙(f+i)/R_s, (9.11)

где f - коэффициент трения-сцепления плиты с основанием; принимается f =1,5; i - поперечный уклон, доли единицы; i =0,05; R_s - расчетное сопротивление арматуры по #M12291 871001190СНиП 2.03.01-84, #S,..,, R_s =(600 МПа.) 6000кгс/см ; В,h – ширина и толщина плиты - в см; - в т/м .

Длина гладких штырей в продольных швах равна 40 d_шт +5 см, из стержней периодического профиля - 35 d_шт +5 см, при диаметре шпилек для крепления штырей 8-10 мм и при надежной приварке их к штырям - 22 d_шт +5 см.

Пример проектирования нежесткой дорожной одежды

Исходные данные

1. Категория проектируемой дороги — III.

2. Интенсивность движения на 1-й год N ₁ = 2100 авт/сут.

3.Состав движения С _m: легковые автомобили С_Л = 5%, грузовые весом от 1 до 2т- С₁ =26%, от 2 до 5т - С₂ = 23%, от 5 до 8т - С₃= 15%, от 8 до 10т - С₄= 17%, автобусы – С₅ =12%, Тяг.с приц. – С₆ = 7%.

4.Ежегодный рост интенсивности движения q — 5 %.

5.Дорожно-климатическая зона — II₆ (Московская обл.)

6. Наличие дорожно-строительных материалов — песок, щебеночная смесь С₃.гравийно-песчаная смесь, битум, цемент, асфальтобетон.

7. Грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь легкая;

8. Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;

9. Глубина залегания грунтовых вод - 0,6 м.

10.Высота насыпи составляет 1,5 м;