Проверка нежесткой дорожной одежды по критериям прочности - реферат

Расчетно-графическая работа

Проверка нежесткой дорожной одежды по критериям прочности

Исходные данные:

-район расположения проектируемой дороги – Курская область

- заданный срок службы дорожной одежды - = 15 лет;

- состав потока автотранспортных средств:

- приращение интенсивности = 1,03

авт/сут

Автомобильная дорога 4 категории

1. Приведение заданного потока к потоку АТС с нагрузкой типа А (Приложение 1 табл.П.1.1)/ОДН/.

Величину приведенной интенсивности на первый год службы определяют по формуле:

ед/сут

Значения на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать в соответствии с табл.3.1 /2/.

Примем показатели для надежности 0,95

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

,

где: - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяемый по табл.3.2 /2/.

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл.3.3 /2/);

- расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (определяемое в соответствии с Приложением 6);

Таблица 3.3

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений за срок службы:

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

С учетом поправки в примечании табл.П.6.1 = 135.

f пол= 0,550

коэф.отклонения Кп= 1,310

Число дней работы в году= 135,000

Сум. число воздействий= 732 932

мин. Модуль= 228,4

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 сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл.П.2.4, Приложение 3 табл.П.3.2, 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).

конструкция дорожной одежды

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

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

=

По номограмме

1) МПа

Далее расчет ведем по формуле

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.9):

МПа

где - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды,

- эмпирический параметр, принимаемый равным для расчетной нагрузки на ось 100 кН - 3,55; 110 кН - 3,25; 130 кН - 3,05.

Определяют коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу при уровне надежности 0,95 - 1,17 (табл.3.1).

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

4. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

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

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм (рис.3.2 и 3.3);

- расчетное давление от колеса на покрытие.

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками: (при и =732 932.) = 54 МПа (табл.П.2.5); = 12° и = 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 = 12° с помощью номограммы (рис.3.3) находим удельное активное напряжение: = 0,025 МПа.

Таким образом: = 0,025·0,6 = 0,015 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14),

,

где - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (Приложение 2, табл.П.2.6 или П.2.8);

- коэффициент, учитывающий особенности рабочей конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения равными:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

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

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

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

По исходным данным = 0,004 МПа, 1,0. 5+10+20+20 = 55 см 36° (табл.2.4)

= 0,002 кг/см

= 0,004+0,1·0,002·55·tg36° = 0,012,

, что меньше 1,00 (табл.3.1).

Прочность не обеспечена

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.e. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя определяем по номограмме рис.3.1. Определено ранее о формуле

195 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 0,59 и по номограмме рис.3.4 определяем = 1,7 МПа.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

, (3.16)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку, определяемое по номограмме рис.3.4;

- коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимают равным 0,85 (при расчете на однобаллонное колесо = 1,00);

- расчетное давление, принимаемое по табл.П.1.1 Приложения 1.

= 1,7·0,6·0,85 = 0,87 МПа.

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

, (3.17)

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным (Приложение 3, табл.П.3.1);

- коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов (табл.3.6);

- коэффициент вариации прочности на растяжение (Приложение 4);

- коэффициент нормативного отклонения (Приложение 4).

Таблица 3.6

3.42. Коэффициент , отражающий влияние на прочность усталостных процессов, вычисляют по выражению:

, (3.18)

где - расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия, определяемое по формуле (3.6) или (3.7) с учетом числа расчетных суток за срок службы (см. Приложение 6);

- показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя (Приложение 3, табл.П.3.1);

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

= 0,10 (табл.П.4.1) = 1,71 (табл.П.4.2) = 4,3; = 7,1 (табл.П.3.1)

=732 932.;

= 0,80 (табл.3.6)

5,5·0,226·0,80 (1 - 0,1·1,71) = 0,82

г) , что меньше, чем 1,0 (табл.3.1).

Следовательно, выбранная конструкция не удовлетворяет этому критерию прочности.