- •И.А. Гладышева, т.В. Самодурова, о.В. Гладышева, о.А. Волокитина
- •1. Основные сведениея о жестких дорожных одеждах
- •1.1. Общие положения
- •1.2. Конструктивные слои жесткой дорожной одежды
- •Минимальная рекомендуемая толщина покрытия
- •1.3. Продольные и поперечные швы
- •1.4. Штыревые соединения и армирование покрытий
- •1.5. Требования к жесткой дорожной одежде с цементобетонным
- •1.6. Основные принципы и задачи конструирования
- •1.7. Типовые конструкции дорожных одежд с цементобетонным
- •2. Расчетные нагрузки, характеристики материалов
- •2.1. Расчетные нагрузки и интенсивность движения
- •Параметры расчетной нагрузки
- •Перспективную интенсивность движения на последний год срока службы дорожной одежды определяют по формуле
- •Суммарный коэффициент приведения Sm.Сум
- •Значение коэффициента kп в зависимости от категории дороги
- •2.2. Нормативные и расчетные характеристики цементобетона
- •Рекомендуемые минимальные классы прочности цементобетона
- •Значения начального модуля упругости цементобетона
- •Расчетный модуль упругости бетонного покрытия в зоне швов покрытия
- •Марка бетона по морозостойкости
- •2.3. Расчетные характеристики дорожно-строительных материалов
- •Механические характеристики теплоизоляционных слоев
- •2.4. Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя
- •Среднее многолетнее значение относительной влажности грунта
- •Поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин
- •Коэффициент нормированного отклонения
- •3. Расчет жеской дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием
- •3.1. Напряжения, возникающие в плите под действием внешней
- •По классификации профессора м.И. Горбунова-Посадова в зависимости от величины показателя s плиты, лежащие на упругом основании, могут быть разделены по жесткости на три категории:
- •3.2. Температурные напряжения
- •3.3. Расчет основания
- •3.4. Расчет толщины плиты
- •3.5. Проверочный расчет продольной устойчивости покрытия
- •4. Проверка конструкции дорожной одежды
- •Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании
- •Группы грунтов по степени пучинистости
- •Допускаемая величина морозного пучения
- •Значения коэффициента Кпл для грунта рабочего слоя
- •Значение коэффициента Кгр
- •Значение коэффициента Квл
- •Значение коэффициента Кувл при 1-ой схеме увлажнения
- •Значение коэффициента Спуч
- •Значение коэффициента Ср
- •Значения показателя Спуч при расчете толщины теплоизолирующего слоя
- •5. Жесткая дорожная одежда с цементобетонным
- •5.1. Конструктивные особенности жесткой дорожной одежды
- •5.2. Требование к жесткой дорожной одежде с цементобетонным
- •5.3. Конструирование жесткой дорожной одежды с цементобетонным
- •Минимальные значения толщины слоя асфальтобетона и цементобетона
- •Расчетные значения модуля упругости асфальтобетона при расчете на длительную нагрузку
- •Конструктивные слои из черного щебня
- •5.4. Расчет толщины цементобетонного основания
- •5.5. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия
- •6. Жесткая дорожная одежда со сборным покрытием
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Конструирование дорожной одежды со сборным покрытием
- •6.3. Требования к дорожной одежде со сборным покрытием
- •7. Непрерывно армированные цементобетонные покрытия и основания
- •7.1. Конструкции непрерывно армированных цементобетонных
- •7.2. Требования к материалам
- •7.3. Общие положения расчета непрерывно армированных покрытий
- •7.4. Расчет покрытий на воздействие объемных изменений материала
- •7.5. Расчет покрытий на воздействие автомобильных нагрузок
- •7.6. Конструктивные особенности непрерывно армированных оснований
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 1 Пример расчета жесткой дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием
- •1. Задание для проектирования
- •2. Определение расчетной нагрузки и интенсивности движения
- •3. Конструирование дорожной одежды Предварительно принимаем следующую конструкцию дорожной одежды:
- •4. Определение расчетных характеристик материалов и грунта
- •5. Определение общего модуля упругости основания
- •6. Расчет основания по условию сдвигоустойчивости
- •7. Расчет толщины плиты
- •8. Определение расстояние между швами сжатия (длины плит)
- •9. Определение расстояния между швами расширения
- •Приложение 2 Пример расчета дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием и цементобетонным основанием
- •1. Задание для проектирования
- •2. Определение расчетной нагрузки и интенсивности движения.
- •3. Конструирование дорожной одежды
- •4. Определение расчетных характеристик материалов и грунта
- •5. Определение общего модуля упругости грунта и дополнительного слоя
- •6. Расчет основания по условию сдвигоустойчивости
- •7. Проверка расчетом толщины цементобетонного основания
- •8. Проверка толщины асфальтобетонного покрытия
- •Дорожно-климатическое районирование
- •Теплофизические характеристики дорожно-строительных материалов
- •Для студентов, обучающихся по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы» направления подготовки 653600 «Транспортное строительство»
3.3. Расчет основания
Прочность дорожной одежды в целом будет обеспечена, если будет выполнено условие сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна и в несвязных слоях основания, то есть выполняется условие
Tnp / T ≥ Knp , (3.9)
Где Тпр – предельно допустимое активное напряжение сдвига в расчетной точке, превышение которого вызывает нарушение прочности по сдвигу, МПа; Т– расчетное активное напряжение сдвига в расчетной точке от действующей нагрузки, МПа; Кпр – коэффициент прочности.
Расчет производят в соответствии с методикой проектирования нежестких дорожных одежд [14, 15] в следующей последовательности.
1. Определяют категорию дороги, расчетную нагрузку и интенсивность движения.
2. Предварительно назначают конструкцию дорожной одежды и толщину покрытия (см. табл. 1.1). Во всех случаях минимальную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 20 см.
3. Определяют расчетные характеристики бетона: класс прочности на растяжение при изгибе и на сжатие (см. табл. 2.9), значение начального модуля упругости бетона (см. табл. 2.10), расчетный модуль упругости бетонного покрытия в зоне швов покрытия (см. табл. 2.11), проектную марку бетона по морозостойкости (см. табл. 2.12).
4. Устанавливают уровень надежности Kн и коэффициент прочности для расчета дорожной одежды в соответствии с табл. 2.8.
5. Определяют расчетные характеристики дополнительного слоя основания и грунта земляного полотна при расчетной влажности (табл. 2.18-2.24).
6. Определяют общий модуль упругости основания Еобщ.осн. Расчет ведут снизу вверх в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 3.3.
Еобщ.осн
h1
Е1
Е/общ
h2
Е2
h3
Е3
Егр
Рис.3.3. Расчетная схема для определения общего модуля упругости основания
А. Определяют общий модуль упругости грунта и песчаного слоя Е′общ по формулам
(3.10)
(3.11)
где E3 – модуль упругости песчаного слоя, МПа; Eгр – модуль упругости песчаного слоя, МПа; h3 – толщина песчаного слоя, см; D – диаметр отпечатка колеса или площадки силового контакта верхнего слоя с нижележащим, D = 50 см; hэ.- эквивалентная толщина, см.
Б. Определяют общий модуль упругости основания Еобщ.осн по формулам
(3.12)
(3.13)
7. Проверяют дорожную одежду на сдвиг в грунте земляного полотна в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 3.4. Модуль упругости цементобетона (Е1) – расчетный модуль упругости в зоне швов покрытия.
А. Определяют средний модуль упругости дорожной одежды:
(3.14)
h1
Е1
h2
Еср
Е2
h3
Е3
Егр,гр,Сгр
Рис.3.4. Расчетная схема для проверки дорожной одежды на сдвиг
в грунте земляного полотна
Б. Вычисляют отношения Еср /Егр и h/Dн, по номограмме (см. рис.3.6 или 3.7) для материала слоя находят удельное активное напряжение сдвига в грунте земляного полотна от единичной нагрузки.
В. Полное активное напряжение сдвига вычисляют по формуле
(3.15)
где р – расчетное давление колеса на покрытие, МПа.
Г. Определяют допускаемое напряжение сдвига в грунте земляного полотна:
(3.16)
где Кд – коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания; СN – сцепление в грунте земляного полотна или промежуточном песчаном слое, МПа; ср – средний удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3 (принимают в среднем 0,002 кг/см3); zоп – глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см; ст - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град.
При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки следует принимать значения Кд равными:
4,5 – при использовании в песчаном слое крупного песка,
4,0 – песка средней крупности,
3,0 – мелкого песка,
2,0 – без укладки разделительной прослойки,
1,0 – при проверке сдвигоустойчивости в глинистом грунте земляного полотна и во всех остальных случаях.
Д. Проверяют условие сдвигоустойчивости по формуле (3.9).
Если условие сдвигоустойчивости не выполнено (Tnp / T < Knp), то необходимо, изменяя толщины конструктивных слоев, подобрать конструкцию дорожной одежды, удовлетворяющую условию сдвигоустойчивости.
8. Проверяют дорожную одежду на сдвиг в дополнительном слое основания в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 3.5.
h1
Е1
Е/общ
h2
Е2
h3
Е3
Егр
Рис.3.5. Расчетная схема для проверки на сдвиг в песчаном подстилающем слое
А. Определяют средний модуль упругости:
(3.17)
Б. Вычисляют отношения Еср /Е/общ и h/Dн, по номограмме (см. рис.3.6 или 3.7) для материала слоя находят удельное активное напряжение сдвига в песчаном подстилающем слое от единичной нагрузки.
В. Полное активное напряжение сдвига вычисляют по формуле (3.15).
Г. Определяют допускаемое напряжение сдвига по формуле (3.16).
Д. Проверяют условие сдвигоустойчивости по формуле (3.9).