1. Исходные данные для расчета

Техническая категория дороги – III

Дорожно-климатическая зона – III-2

Тип местности по увлажнению – 2

Глубина промерзания грунта –1,40 м

Уровень грунтовых вод –2,81м, считая от низа дорожной одежды

Расчетная нагрузка принята – А-1, имеющая расчетные характеристики:

Р = 10 кН – статическая нагрузка на одиночную ось;

р = 0,6 МПа – давление на покрытие;

D_д = 50 см

Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения принят q = 1,03.

Срок службы дорожной одежды – 25 лет .

Коэффициент прочности К_{н= 0,9}

Коэффициент прочности К_пр = 1,0 (при N_пр авт/сут)

Расчет на морозоустойчивость выполняется по методике ОДН 218.046-01 при допускаемой величине пучения l_доп = 4 см.

Тогда

l_{пруч. ср =} l_пуч/ К_угв К_пл К_гр К_нагр К_вл,

где К_угв – коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины

залегания уровня грунтовых или длительно стоящих

поверхностных вод (I, рис. 4.1), К_угв =0,53 ;

К_пл – коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта

рабочего слоя (I, табл. 4.4), К_пл =1 ;

К_гр – коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического

состава грунта основания насыпи (I, табл. 4.5), К_гр =1,3 ;

К_нагр – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от

собственного веса вышележащей конструкции на грунт в

промерзающем слое (I, рис. 4.2), К_нагр =0,94 ;

К_вл – коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта

(I, табл. 4.6), К_вл =1,1 .

l_{пруч. ср} = 5,13 см

Конструкция дорожной одежды

Е₁ = МПа

Е₂ = 900 МПа

Е₃ =350 МПа

Е₄ = 120 МПа

h₁=18см Покрытие – бетон

h ₂ =18 см

h₃ = 35 см

h = 80см

Е_гр =34,4 МПа Грунт –суглинок легкий

Расчет приведенной к расчетному автомобилю интенсивности движения выполнен в табл. 1.

Таблица 1

Автомобили	Перспективная интенсивность движения на 20 год Ni, авт/сут	Коэффициенты приведения к нагрузке	Приведенная интенсивность движения NiSi, авт/сут
Грузовые грузоподъемности от 1 до 2 т	420	0,005	2,1
Грузовые грузоподъемности от 2 до 5 т	300	0,2	60
Грузовые грузоподъемности от 5 до 8 т	410	0,7	287
Грузовые грузоподъемности от более 8 т	700	1,25	875
Автопоезда (тягачи с прицепами)	80	1,5	120
Автобусы	90	0,7	63
Итого			1407,1

.

Приведенная интенсивность движения на одну полосу на 20 год эксплуатации

N_пр =f∑N_iS_i = 773,9авт/сут.

Приведенная интенсивность движения на одну полосу на 25 год эксплуатации

N_р = N_прq²⁵/q^20-1=940,34 авт/сут.

Суммарное количество приложений нагрузки

∑ N_р = [0,7N_р(q^Тсл – 1) Т_рдгК_п] /[q^Тсл-1 (q – 1)]=1659896,96 авт.

где Т_рдг – число расчетных дней в году, определяемое по табл.П1;

К_п – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного

движения от среднего ожидаемого, определяемый по табл. 3.3.

Толщину бетонного покрытия определяют из условия прочности

К_пр ,

где – расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по формуле

,

где - класс бетона на растяжение при изгибе;

- коэффициент набора прочности со временем; для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатом =1,2; для условий сухого и жаркого климата=1,0; для пропаренного -=1;

- коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;

,

где - суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки за расчетный срок службы;

- коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95;

σ_pt – фактические напряжения при изгибе, определяемые по формуле

σ_pt = Р_кК_м60К_услК_шт 0,0592 – 0,2137 lg(R/L)/(h²K_t),

где Р_к – расчетная нагрузка на колесо, Р_к = Р₀ К_д;

где Р₀ – нормативная (статическая) нагрузка на колесо задней оси автомобиля, равная для нагрузки А₁ Р₀ = 50 кН;

К_д – коэффициент динамичности, принимаемый К_д = 1,3;

К_м –= 1,5 – коэффициент, учитывающий приведение нагрузки к краю плиты;

К_усл = 0,66 – коэффициент, учитывающий условия работы;

К_шт = 1 – коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений;

K_t – коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плиты (табл. 7 Методических Рекомендаций)

R – расчетный радиус круга, равный радиусу отпечатка следа расчетного автомобиля на покрытие ;

L – упругая характеристика плиты, определяемая по формуле

L = h₁ (Е_б (1 - ²_осн))/(6 Е_общ (1 - ²_б)) ^1/3,

где h₁ – толщина плиты

Е_б , Е_общ – модуль упругости бетона и эквивалентный модуль слоев основания и грунта земляного полотна, Е_б =3300 МПа (II, табл. 1);

_б , _осн – коэффициент Пуассона бетона и конструктивных слоев основания, _б = 0.2, _осн = 0.3.

Общий модуль Е_общ на поверхности слоев основания определяется по номограмме рис. 3. ОДН 218.046-01 при Д = 50 см:

h₄/D =1,6, Е_гр/Е₄ =0,28 , Е_общ′′′/Е₄ =0,68 ,

Е_общ′′′ =81,6 МПа;

h ₃/D = 0,7, Е_общ′′′/Е₃ = 0,23, Е_общ′′/Е₃ =0,3,

Е_общ′′ = 105 МПа;

h ₂/D =0,36 , Е_общ′′/Е₂ =0,12 , Е_общ′/Е₂ =0,25,

Е_общ′=225 МПа;

Результаты расчета сводим в табл. 2 .

Таблица 2

Слой	Модуль упругости, МПа	Толщина, см	h/D	Еi+1/Ei	Eобщ/Ei	Eобщ
Тощий бетон	900	18	0,36	0,12	0,25	225
Щебень	350	35	0,7	0,23	0,3	105
Песок	120	80	1,6	0,28	0,68	81,6
Грунт	34,4	-	-	-	-	-

L = h₁*(1,31)

Толщину бетонной плиты определяют методом подбора, задаваясь различными толщинами бетона, проверяя условие прочности ≥ К_пр.

Расчеты сводят в табл. 3.

Таблица 3

Толщина плиты Hб, см	Упругая характеристика l ,см	Коэффициент Кt	Напряжение σpt	Ку
18	23,58	0,9	1,222806	0,42101
19	24,89	0,87	1,197037	0,412138
20	26,2	0,84	1,173638	0,404081
21	27,51	0,92	1,015069	0,349486
22	28,82	0,79	1,120701	0,385855
23	30,13	0,76	1,10548	0,380615
24	31,44	0,72	1,108471	0,381644
25	32,75	0,69	1,099918	0,3787
26	34,06	0,66	1,094676	0,376895

Вывод: Принимаем толщину бетонной плиты H_б =18 см при значении. К_у.=0,42