Обоснование выбора варианта автомобильной дороги

      - поправка на особенности  рельефа территории, устанавливаемая по табл.П.2.2 Приложения 2;

      =0,0; так как тип местности  по рельефу – равнинный;

      - поправка на конструктивные  особенности проезжей части и  обочин, устанавливаемая по табл.П.2.3.Приложения 2;

      =0,08+0,02=0,10; так как дорожная  одежда включает в себя слой  из укрепленного пылеватого песка  и предполагается укрепление  обочин щебнем;

     D₃ - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды, устанавливаемая по графику рис.П.2.1 для 0,57W_m, D₃ =0;

     t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности по табл.П.4.2., t=2,19;

     

,

       Нормативные значения сдвиговых  характеристик глинистых грунтов  в зависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки (по таблице П.2.6):

     При динамическом действии нагрузки: С =0,014 МПа φ = 36˚

     При статическом действии нагрузки: С =0,005 МПа φ = 12˚ 

      Нормативные значения модулей упругости для  песков пылеватых при относительной  влажности 0,57 принимаем исходя из табл.П.2.5: МПа 
 

     Общая толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее при Е_ТР равным 298 МПа, равна 12 см.

     Покрытие, как наиболее прочный, водонепроницаемый, тонкий слой дорожной одежды, наиболее дорогостоящий, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвигающим нагрузкам от колес, устраивается из плотного асфальтобетона.

     В соответствии с ГОСТ 9128 (приложение А) для II категории дороги в III дорожно-климатической зоны берем мелкозернистый плотный асфальтобетон, марки I на битуме БНД 60/90.

     Верхний слой основания дорожной одежды назначается, для снижения стоимости дорожной одежды, из местных грунтов укрепленных  вяжущим, т.е песок пылеватый, обработанный комплексным вяжущим.

     Для нижнего слоя основания дорожной одежды применяем ПГС в связи с тем, что грунт земляного полотна сильнопучинистый, то в качестве основания следует применять непучинистые грунты. В районе строительства преобладают песчаные грунты и песчано-гравийные смеси, и их применение значительно снизит стоимость слоя. 

7.5.Расчетные  характеристики  материалов и грунта  земляного полотна

                          7.6.Расчет дорожной одежды по упругому прогибу 

     Прочность конструкции количественно оценивается  величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции  в целом по допускаемому упругому прогибу коэффициент прочности  определяют по:

     

     Конструкция дорожной одежды удовлетворяет  требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если:

     

, где

     К_ПР – коэффициент прочности;

     Е_ТР – требуемый модуль упругости конструкции;

     Е_ОБЩ – общий модуль упругости конструкции.

     Для капитального типа покрытия, II категории и заданного коэффициента прочности принимаем   .

     Расчетные параметры нагрузки для группы расчетной  нагрузки АI, (берем по таблице П.1.1) P=60 MПа, D=37 см

     Путем послойного расчета с помощью номограммы определяют модуль упругости на поверхности покрытия Е_ОБЩ.

1. Общий модуль упругости на поверхности четвертого слоя

     

2. Общий модуль упругости на поверхности третьего слоя

     

3. Общий модуль упругости на поверхности второго слоя

     

 

     

4. Общий модуль упругости на поверхности покрытия

     

5. Коэффициент прочности по упругому прогибу

      (требуемый минимальный коэффициент  прочности для расчета по допускаемому  упругому прогибу, определяется по табл.3.1).

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

7.7. Расчет варианта  дорожной одежды  по сдвигу в  грунте земляного  полотна и в  подстилающем слое

     Сдвиг в грунте земляного полотна не возникает, если выполняется условие:

     

, где

     Т_ДОП – допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте;

     Т – активное напряжение сдвига в  грунте от действующей кратковременной  или длительной нагрузки.

     Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле

     

     В качестве рабочего слоя модели принимаем  грунт (песок пылеватый) со следующими характеристиками: при W_p=0.6_т и

     Е_гр=87,6 МПа; φ=36˚; с=0,014 МПа

     Средний модуль упругости Е_СР дорожной одежды рассчитывается по формуле (при расчете на сдвиг в грунте земляного полотна):

     

, где n – число слоев дорожной одежды;

     Е_i – модуль упругости i- го слоя;

     h_i – толщина i- го слоя.

     

     по  отношению º по монограмме находим удельное напряжение сдвига:

     

     Предельное  активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя определяем по формуле 3.14, с=0.014 МПа, К_д=1,0, Z_оп=43см, φ_ст=12˚ (Приложение 2; табл2.4),

     T_np = с_Nk_д + 0,1g_срz_опtgj_СТ, 

     T_np =0,014∙1,0+0,1∙0,002∙67∙tg12=0.043 МПа

     Проверяем условие прочности по сдвигу в  грунте земляного полотна: (требуемый коэффициент прочности по табл.3.1)

     Условие прочности  выполняется. 

7.8.Расчет  дорожной одежды  по сопротивлению  растяжению при  изгибе асфальтобетонного  покрытия 

     При данном расчете должно быть обеспечено условие:

     

   , где

     R_И – предельно допустимое растягивающее напряжение материала слоя с учетом усталостных явлений;

      - наибольшее растягивающее напряжение  в рассматриваемом слое, устанавливаемое  расчетом.

     а) Приводим конструкцию к двухслойной  модели, где нижний слой модели –  часть конструкции, расположенная  ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е грунт земляного полотна и два слоя основания.

     Е_н=Е_осн=246 МПа

     К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои. Модуль упругости верхнего слоя (h=12 см) устанавливают по формуле 3.12 ОДН 218.046-01

     

     б) По отношению  с помощью монограммы находим:

     

МПа, где

     p – расчетное давление на покрытие, МПа;

      - коэффициент, учитывающий особенности  напряженного состояния покрытия  под колесом автомобиля со  спаренными баллонами.

     в) Вычисляем предельное растягивающее  напряжение по формуле 3.17 при R₀=8,0 МПа для нижнего слоя а/б пакета (табл П.3.1)

     

, где

      - среднее значение сопротивления  асфальтобетона растяжению при  изгибе;

     t – коэффициент нормированного отклонения , t=2,19;

      - коэффициент вариации прочности  на растяжение при изгибе;

     K₁ – коэффициент усталости;

     K₂ – коэффициент снижения прочности от воздействия природно – климатических факторов.

     K₂=0,8 для пористого а/б, IIмарки, по табл. 3.6

     Проверяем условие прочности на растяжение при изгибе:

     

(требуемый коэффициент прочности по табл.3.1)

     Следовательно, устойчивость на растяжение при изгибе обеспечивается. 

     7.9. Проверка дорожной  конструкции на  морозоустойчивость 

     Конструкцию считают морозоустойчивой, если соблюдено  условие

     l_пуч £ l_доп,                                       

     Зная  допустимую величину морозного пучения  l_доп, рассчитывают среднюю величину морозного пучения l_пуч.ср по формуле: