Проектирование дорожных одежд

Проектирование дорожных одежд состоит из двух последовательно выполняемых этапов: конструирования и расчета. На этапе конструирования назначается конструкция дорожной одежды с учетом общих принципов конструирования. Расчет дорожной одежды заключается в проверке выбранной конструкции на прочность, морозоустойчивость и осушение ...

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………....3
1. Характеристика условий проектирования…………………………………………….4
2. Проектирование нежесткой дорожной одежды………………………………………5
2.1. Определение расчетной интенсивности и требуемого модуля упругости……....5
2.2. Конструирование дорожной одежды нежесткого типа…………………………...6
2.3. Расчет дорожной одежды на прочность……………………………………………9
2.3.1 Расчет конструкции по допускаемому упругому прогибу……………………..9
2.3.2 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего
грунта……………………………………………………………………………..10
2.3.3 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному
разрушению от растяжения при изгибе………………………………………..12
2.4 Проверка конструкции дорожной одежды на морозоустойчивость…………….14
2.5 Расчет конструкции дорожной одежды на осушение…………………………….15
Список использованной литературы…………………………………………………....16
Приложение

Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей на проезжей части дороги устраивается дорожная одежда, которая непосредственно воспринимает все основные воздействия колёсной нагрузки от подвижного состава. От состояния дорожной одежды напрямую зависит безопасность и комфортность движения транспорта по дороге, поэтому проектирование дорожной одежды является важнейшим этапом строительства автомобильной дороги.
Целью данного курсового проекта является проектирование дорожной одежды. Необходимо рассмотреть два вида дорожной одежды: нежесткого и жесткого типов.

Расчет по
допустимому упругому прогибу
сопротивл.
сдвигу
сопротивл. растяжению при изгибе
1.
Асфальтобетон плотный, мелкозернистый II марки, тип Б на битуме БНД 90/130
4
Прил.3[2] табл.П.3.2
Прил.3[2]
табл.П.3.1
2.
Асфальтобетон пористый, крупнозернистый II марки на битуме БНД 90/130
6
Прил.3[2] табл.П.3.2
Прил.3[2]
табл.П.3.1
3.
Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом БНД 90/130
8
Прил.3 табл.П.3.5 [2]
4.
ПГС, непрерывная гранулометрия С6 – 20 мм
20
Прил.3 табл.П.3.8 [2]
5.
Грунт земляного полотна – супесь легкая крупная
-
Прил.2 табл.П.2.5 табл.П.2.6
[2]
2.3. Расчет дорожной одежды на прочность.
Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т.е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность. При проектировании данной дорожной одежды заданная надежность принимается равной 0,95. Коэффициент прочности проектируемой конструкции при расчетах не должен быть ниже минимального требуемого значения, определенного по табл. 3.1 [2]:
-– при расчете по допустимому упругому прогибу;
-– при расчетах на сдвиг и растяжению при изгибе.
2.3.1 Расчет конструкции по допускаемому упругому прогибу:
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:
,
где - общий расчетный модуль упругости конструкции, МПа, определяется с
помощью номограммы рис. 3.1 [2].
Расчетная схема:
Рис.3 Схема дорожной одежды к расчету конструкции по допустимому упругому прогибу.
Расчет ведется послойно, начиная с подстилающего грунта:
1) по номограмме рис.3.1 [2]: ,
тогда ;
2) тогда ;
3) тогда ;
4) тогда .
- условие прочности не выполняется.
Для выполнения условия прочности необходимо изменить материал какого-либо слоя конструкции или толщину. Конструкция измененной дорожной одежды (изменены толщины нижних слоев, поэтому расчетные характеристики материалов остались прежними) представлена в табл.4:
Таблица 4
№
Материал слоя
1
Асфальтобетон плотный, мелкозернистый II марки, тип Б на битуме БНД 90/130
4
2
Асфальтобетон пористый, крупнозернистый II марки на битуме БНД 90/130
6
3
Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом БНД 90/130
17
4
ПГС
36
5
Грунт земляного полотна – супесь легкая крупная
-
Расчет выполняется послойно, начиная с подстилающего грунта:
1) по номограмме рис.3.1 [2]: ,
тогда ;
2) тогда ;
3) тогда ;
4) тогда .
- условие прочности выполняется.
Выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.
2.3.2 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта:
Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием 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 обеспечено условие:
,
где - предельная величина активного напряжения сдвига, превышение которой
вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа;
- расчетное активное напряжение сдвига в расчетной (наиболее опасной) точке
конструкции от действующей временной нагрузки, МПа.
Многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели:
Расчетная схема:



Рис.4 Схема дорожной одежды к расчету конструкции по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.
В качестве нижнего слоя принимается грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего – вся дорожная одежда.
Толщина верхнего слоя принимается равной сумме толщин слоев одежды:
.
Модуль упругости верхнего слоя вычисляется как средневзвешенный по формуле:
.
Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляются по формуле:
,
где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое
с помощью номограммы рис.3.2 [2];
- расчетное давление от колеса на покрытие, МПа.
по номограмме: , тогда .
Предельное активное напряжение сдвига определяется по формуле:
,
где - сцепление в грунте земляного полотна, МПа;
- коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе
песчаного слоя с нижним слоем несущего основания, ;
- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, ;
- глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на
сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;
- расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя
при статическом действии нагрузки, град.
.
- условие выполняется.
Выбранная конструкция удовлетворяет условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.
2.3.3 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе:
В монолитных слоях дорожной одежды возникающие при прогибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Для этого должно быть обеспечено условие:
,
где - прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных
явлений, МПа;
- наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое,
устанавливаемое расчетом, МПа.
Многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели:

Расчетная схема:

Рис.5 Схема дорожной одежды к расчету конструкции на сопротивление монолитных слоев усталому разрушению от растяжения при изгибе.
К верхнему слою модели относятся все асфальтобетонные слои, включая рассчитываемый. Толщина верхнего слоя принимается равной сумме толщин асфальтобетонных слоев одежды:
.
Значение модуля упругости верхнего слоя модели вычисляется как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле:
.
Нижним слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, включая грунт рабочего слоя земляного полотна. Модуль упругости нижнего слоя определяется путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с помощью номограммы рис.3.1 [2]:
1) по номограмме рис.3.1 [2]: ,
тогда ;
2) тогда .
Расчетное растягивающее напряжение определяется по формуле:
,
где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки, определяемое по
номограмме рис.3.4 [2];
- расчетное давление от колеса на покрытие, МПа;
- коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия
конструкции под спаренным баллоном, .
по номограмме рис.3.4 [2]: , тогда