Проектирование земляного полотна и дорожной одежды

Конструирование поперечного профиля земляного полотна и дорожной одежды

В данном курсовом проекте будет выбраны конструкция дорожной одежды нежесткого типа, вид слоев, их толщина будут выбраны из типовых проектов, будут просчитаны на расчетную нагрузку от движущихся транспортных средств.

Разрабатываем 2 варианта дорожной одежды. При расчете руководствуемся ОДН 218.046−01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».

Расчет дорожной одежды нежесткого типа

Просчитанная дорожная одежда должна удовлетворять 3 условиям:

• — по допускаемому упругому прогибу
• — на растяжение при изгибе
• — на сдвиг в грунте земляного полотна

Исходные данные:

• 1) район проектирования — г. Томск
• 2) проектируем для улицы типа МУТП
• 3) грунт земляного полотна в активной зоне — супесь пылеватая
• 4) местность по условиям увлажнения — 2
• 5) перспективная интенсивность грузовых автомобилей на год первого капитального ремонта — 3200/0,6 =5333 авт/сут.

Таблица 9. Приведенный расчет интенсивности.

N _расч =?_попос ??Nn_i ?S_t =0,5?7877=3938,5 авт/сут Расчет первого варианта дорожной одежды Выбираем конструкцию дорожной одежды и заносим расчетные характеристики материалов дорожной одежды в таблицу:

Таблица 10.

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме:

1).

МПа.

2).

МПа.

3).

МПа.

4).

МПа Требуемый модуль упругости определяем по формуле:

Е_тр= 98,65[lg (N_p) — 3,55] = 98,65[lg 8 934 585,71 — 3,55] = 355 МПа.

5) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,0.

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

Рассчитываем конструкцию по условию сдвига устойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по:

Т =.

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

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок крупный) со следующими характеристиками: ?N_p = 8 934 585,71 авт., Е_н= 46 МПа, ?=12° и с= 0,004 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по, где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем при расчетной температуре +20 °С.

МПа.

По отношениям и и при ?= 12 с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

По формуле Т = 0,015· 1,57 = 0,002 МПа.

С_N= 0,004 МПа, К_д=1,0.

Z_оп=4+8+22+26=60см.

?_ст=35.

y_cp= 0,002 кг/см²

0,1 — коэффициент для перевода в МПа Т_пр=0,004+0,1· 0,002·60·tg 35=0,0123.

что больше.

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

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, как общий модуль для двухслойной системы.

Е_н=122 МПа К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле:

МПа.

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

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

= 0,75· 0,6· 0,85 = 0,38 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по:

при R_o= 8,0 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета.

v_R= 0,10.

t = 1,71.

?N_p= 8 934 585,71 авт; m= 4; ?=6,3;

k₂= 0,85.

R_N=5,65· 0,11·0,85 (1 — 0,1· 1,71) = 0,49 МПа.

г), что больше, чем.

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Таблица 11. Проверка на морозоустойчивость.

2. Предварительно ориентировочно определяем требуемую толщину дорожной одежды hод = 1,05 м и толщину морозозащитного слоя hмрз = 1,05 — 0,60 = 0,45 м. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. Задаемся hмрз = 0,45.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности _г = 1,91 Вт/(мК) и _м = 2,52 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем _ср

_ср = (0,91 + 2,32)/2 = 2,12 Вт/(мК).

3. По 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).

• 4. По карте изолиний определяем номер изолинии — V=9;
• 5. Находим С_пуч = 1,35;
• 6. При общей толщине дорожной одежды h_од = 0,9 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61;
• 7. Вычисляем отношение

l_доп/(С_пучС_р) = 4/(1,350,61) = 4,9 см;

• 8. По номограмме определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,6 (м²К/Вт);
• 9. К_од = 1,0; К_увл = 1,0; = 0,95;
• 10. R_{од (тр)} = R_прК_одК_увл = 0,57 (м²К/Вт);
• 11. h_мз = (R_{од (тр)} — R_{од (о)})_мрз = (0,57 — 0,43)2,12 = 0,29 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз не превышает 5 см. принимаем hмз = 0,3 см.

Расчет второго варианта дорожной одежды Выбираем конструкцию дорожной одежды и заносим расчетные характеристики материалов дорожной одежды в таблицу:

Таблица 12.

№.	Материал слоя.	h слоя, см.