Расчет на сопротивление монолитных слоев

Усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

В асфальтобетонных слоях не должны в течение заданного срока службы образовываться трещины от усталостного разрушения.

Для этого должно быть обеспечено условие (4.7):

,

где s_r -наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое, устанавливаемое расчетом, (4.8). - требуемый коэффициент прочности при расчете на растяжение при изгибе, с учетом заданного уровня надежности (табл. 4.1), =0,94; R_N - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений ( 4.9 );

Наибольшее растягивающее напряжение s_r при изгибе возникает в нижних волокнах наиболее удаленного от поверхности покрытия монолитном (асфальтобетонном) слое, 2-й слой покрытия.

Расчет выполняем в следующем порядке:

1) Приводим конструкцию к двухслойной системе: верхний слой – два асфальтобетонных слоя; нижний слой - слои конструкции, расположенные ниже асфальтобетонных слоев покрытия (рис.10.15).

2) Модуль упругости нижнего слоя модели определен в разд.10.4.2.пункт 4.2.

Е_н = 180 МПа

3) Модуль упругости верхнего слоя Е_В определяем по формуле (4.4)

Е_В =(∑ Е_i h_i)/∑ h_i = (4500∙6+2800∙8)/14=3528Мпа.

4) Растягивающее напряжение s_r определяется в следующей последовательности:

-определяются соотношения h/D, Е_в/Е_н здесь h – толщина верхнего слоя двухслойной системы, h = h_в = 14см; D - приведенный диаметр отпечатка колеса расчетного автомобиля (табл.10.1), D = 37см; Е_н – модуль упругости нижнего слоя двухслойной системы Е_н = Е_{общ 3} = 180МПа; Е_в - модуль упругости верхнего слоя двухслойной системы (средневзвешенный модуль асфальтобетонных слоев) Е_в = 3528МПа. Соотношения имеют следующие значения: h/D = 14/37 = 0,38, Е_в/Е_н = 3528/180 = 19,6;

 

 

- определяется растягивающее напряжение от единичной нагрузки , по рис. 4.8 при соотношениях h/D =0,38 и Е_в/Е_н = 19,6, = 2,1;

- определяется напряжение s_r по (4.8)

s_r = =2,1∙0,6∙0,85= 1,07МПа

5) Прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений - R_N определяется по ( 4.9 ), в следующей последовательности:

- определяется k₁ -коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки (4.10), при установленных при конструировании в соответствии с Прил. 1(табл. П.1.6) см. табл.10.4 α = 5,9, m = 4,3, ∑ N_p =1740040 (табл.10.3)

k₁ = α/ (∑ N_p)^1/m = 5,9/(1740040)^1/4.3 =0,2087;

- определяется k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл. 4.3). Проверяются прочностные свойства нижнего слоя покрытия проектируемого из пористого асфальтобетона соответственно k₂ =0,8;

- определяются v_R -коэффициент вариации прочности на растяжение и t - коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4), v_R = 0,1, t = 1.32 при К_н = 0,9.

- определяется R_o - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, установленное при конструировании в соответствии с Прил. 1(табл. П.1.6) см. табл.10.4, R_o = 8МПа

- определяется R_N по ( 4.9 )

R_N = R_ok₁k₂ (1 - v_R × t) = 8∙0,2087∙0,8∙(1-0,1∙1,32) = 1,16МПа

6) Проверяется условие (4.7):

,

R_N / = 1,16/0,94 = 1,2134 МПа > s_r = 1,07МПа.

Условие выполняется – расчет закончен. Конструкция соответствует всем прочностным критериям.

 

Проверка дорожной конструкции с нежесткой дорожной одеждой

На морозоустойчивость

Проверка выполняется в следующей последовательности:

а) Определяется глубина промерзания дорожной конструкции по (5.3)

z_пp = z_пp(cp) × 1,38,

где z_пp(cp) - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (Прил.5 рис.П. 5.1), для условий г.Москвы z_пp(cp) = 1,4м по формуле (5,3) получаем

z_пp = z_пp(cp) × 1,38 = 1,4×1,38 = 1,93м ≈ 2м,.

б) Определяется l_{пуч ср}. При глубине промерзания дорожной конструкции z_пp до 2м l_{пуч ср} устанавливают по графикам рис. 5.1. По прил.5,табл.П. 5.2 супесь легкая относится к III грунтов и при z_пp = 200см l_{пуч ср} = 6см.

в) Схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна – III.

г) Определяется коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Н_у)-К_УГВ, для III-типа местности по рис. 5.2. Определяющим фактором при этом является величина Н_у, которая определяется следующим образом:

- для случая влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых

Н_у = Н_г.в. + h_н – h_д.о. = 0,6 + 1,5 – 0,67 = 1,43м

- для случая влияние длительно стоящих поверхностных вод

Н_у = h_н – h_д.о. = 1,5 – 0,67 = 0,83м

Большее значение К_УГВ , а значит более неблагоприятное получаем при

Н_у = 0,83м, К_УГВ = 0,75.

д) Определяется коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя - К_пл (табл. 5.2), при К_упл = 0,98 К_пл = 1.

е) Определяется коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки - К_гр (табл. 5.3), для супесей К_гр = 1,1

и) Определяется коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое - К_нагр и зависящий от глубины промерзания - Z_пp (рис. 5.3), при Z_пp ≈ 2м для суглинка легкого К_нагр = 0,85.

к) Определяется коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта - К_вл (табл. 5.4), при W_p = 0.75 К_вл = 1.15.

л) Определяется расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна - l_пуч по (5.2)

l_пуч = l_{пуч ср}К_УГВ К_пл К_грК_нагрК_вл = 6∙0,75∙1∙1,1∙0,85∙1,15 = 4,84см,

м) Производится проверка условия (5.1) при l_доп = 4см, условие не выполняется.

н) Рассчитывается допустимая средняя величину морозного пучения l_{пуч.ср.доп} по формуле (5.5.):

l_{пуч.ср. доп} = l_доп/К_УГВ К_пл К_гр К_нагр К_вл = 4/0,75∙1∙1,1∙0,85∙1,15 =5,73см.

о) Определяется h_oд по графику рис. 5.1.в соответствии с группой грунта по степени пучинистости, h_oд = 72см, таким образом для обеспечения условия морозоустойчивости следует увеличить толщину дорожной одежды до 72см. Выполним это за счет песчаного слоя назначив его толщину h ₅ =25см.

Проектирование нежесткой дорожной одежды завершено.

 

 

Пример проектирования жесткой дорожной одежды

Исходные данные

Исходные данныеобщего назначения соответствуют принятым в примере для проектирования нежестких дорожных одежд (разд.10.1).

Дополнительные исходные данные:

1. Срок службы – 25лет.