- •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»
Значения коэффициента Кпл для грунта рабочего слоя
Коэффициент уплотнения Купл |
Коэффициент Кпл |
|
Песок пылеватый, супесь легкая и пылеватая, суглинки, глины |
Пески кроме пылеватых, супесь легкая крупная |
|
1,03 – 1,00 1,01 – 0,98 0,97 – 0,95 0,94 – 0,90 менее 0,90 |
0,8 1,0 1,2 1,3 1,5 |
1,0 1,0 1,1 1,2 1,3 |
Таблица 4.5
Значение коэффициента Кгр
Грунт |
Кгр |
Пески |
1,0 |
Супеси |
1,1 |
Суглинки |
1,3 |
Глины |
1,5 |
Таблица 4.6
Значение коэффициента Квл
Относительная влажность W/Wт |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
Квл |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
Расчет конструкции дорожной одежды на морозоустойчивость ведут в следующем порядке.
1. Определяют допустимую величину морозного пучения.
2. Находят величину морозного пучения грунта lпучср (табл. 4.1, 4.2, рис. 4.4).
3. Вычисляют величину морозного пучения грунта земляного полотна при данной конструкции дорожной одежды lпуч по формуле (4.2) или (4.3).
4. Сравнивают полученное расчетное значение lпуч с допустимым lдоп.
Если lпуч < lдоп при сроке службы дорожной одежды Тсл менее 10 лет, то морозоустойчивость конструкции обеспечена. Морозоустойчивость конструкции также обеспечена, если lпуч < 0,8 lдоп при сроке службы дорожной одежды Тсл более 10 лет.
Если lпуч > lдоп при Тсл < 10 лет или lпуч > 0,8 lдоп при Тсл > 10 лет, то необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению морозоустойчивости, описанные выше.
При выполнении курсового проекта в качестве необходимых мероприятий могут рассчитываться морозозащитные или теплоизолирующие слои. При этом необходимо отметить, что повторный пересчет конструкции дорожной одежды по прочностным критериям не требуется.
|
Рис. 4.4. Графики для определения осредненной величины морозного пучения lпуч.ср Примечания: 1. Кривые (II – V) выбирают в соответствии с группой грунтов (см. табл. 6.1); 2. Кривую IIа выбирают при 2-й и 3-й схеме увлажнения рабочего слоя, кривую IIб – при 1-й схеме увлажнения |
Расчет толщины морозозащитного слоя hмз выполняется по термическому сопротивлению дорожной конструкции. Он проводится в следующей последовательности.
Первоначально определяется требуемая толщина морозоустойчивой конструкции дорожной одежды. Для этого, зная допустимую величину морозного пучения lдоп, вычисляют среднюю величину морозного пучения lпуч.ср из формулы (4.2), т.е.
lпуч.ср = lдоп / КУГВ Кпл Кгр Кнагр Квл . (4.5)
Затем по графику, приведенному на рис. 4.4, в соответствии с группой грунта земляного полотна по степени пучинистости определяют требуемую толщину дорожной одежды hдо.необх. Разница рассчитанной толщины дорожной конструкции hдо и полученной hдо.необх даст толщину морозозащитного слоя:
. (4.6)
В качестве материала морозозащитного слоя можно принимать стабильные зернистые материалы такие, как песок, песчано-гравийная смесь, гравий, щебень, грунты, укрепленные вяжущим, а также другие непучинистые материалы.
Уточнение толщины морозозащитного слоя производят с учетом теплофизических свойств материалов дорожной конструкции по формуле
(4.7)
где Rод(о) – термическое сопротивление рассматриваемой конструкции дорожной одежды, м2К/Вт; Rод(тр) – требуемое в данных условиях термическое сопротивление дорожной одежды, м2К/Вт; мз – коэффициент теплопроводности морозозащитного слоя, равный среднеарифметическому значению коэффициентов теплопроводности материалов слоя в талом и мерзлом состояниях, Вт/мК.
Величину Rод(тр) определяют в зависимости от номера изолинии на карте, приведенной на рис. 4.5. Изолинии соответствуют географическому положению проектируемого участка дороги. Если участок находится между изолиниями, то величину hмз определяют методом интерполяции, вычислив предварительно два значения Rод(тр) и hмз для соседних изолиний.
Термическое сопротивление дорожной одежды Rод(о) вычисляется по
формуле
(4.8)
где n – число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя; hi – толщина i – го слоя, м; i – коэффициент теплопроводности i – го слоя, Вт/мК.
Р ис. 4.5. Карта с изолиниями для определения требуемых значений
термического сопротивления дорожной одежды: I-X – номера изолиний;
1 – граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов;
2 – то же, островного; 3 – Северный полярный круг
Значения коэффициента теплопроводности мз можно принимать по фактически измеренным значениям. При их отсутствии допускается принимать значения коэффициента теплопроводности материала по данным, приведенным в прил. 4 (см. табл. П.4).
Величину требуемого термического сопротивления Rод(тр) вычисляют по формуле
(4.9)
где Rпр – приведенное термическое сопротивление, м2К/Вт; Код – коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами, принимается по табл. 4.7; Кувл – коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна, принимаемый при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-й схеме увлажнения – по табл. 4.8.; - понижающий коэффициент.
Значения понижающего коэффициента принимаются: для II1, II5 и III5 дорожно-климатических подзон равным 1,0; для II2, II4 и II6 подзон равным 0,95; для III дорожно-климатической зоны равным 0,90; для IV дорожно-климатической зоны равным 0,85.
Приведенное термическое сопротивление Rпр определяется при помощи номограммы (рис. 4.6) методом итерации через отношение lдоп/(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы).
Значение lдоп определяется по табл. 4.3, Спуч – показатель, определяемый в зависимости от типа грунта земляного полотна по пучинистости, табл. 4.9; Ср – коэффициент, определяемый в зависимости от толщины дорожной одежды по табл. 4.10.
Таблица 4.7
Значение коэффициента Код
Номер изолиний на карте (см. рис.4.5) |
Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами |
||
менее 10 лет |
10 лет |
20 лет |
|
I – II |
0,70 |
0,85 |
1,0 |
III – X |
0,80 |
0,90 |
1,0 |
Таблица 4.8