I вариант

II вариант

Песок крупный

При экономическом сравнении в качестве критерия принимают приведенные затраты Пщ,. Экономически обоснованным считается вариант, обеспечивающий наименьшее значение приведенных затрат.

Приведенные затраты рассчитываются в данном случае по формуле:

Тс т_с Тс

Ппр=Ксм+1Ск.р./(1+Енп)+1Сс.р/(1 +Енп)+ Х,Ст.р./(1+Енп) t t t

Где: Кем - сметная стоимость дорожной одежды

Т_с- срок сравнения конструкции в годах, равный сроку службы наиболее долговечной из рассматриваемых конструкций Ск._р-затраты на капитальный ремонт С_с.р - затраты на средний ремонт Сг_Р-затраты на текущий ремонт и содержание дорогиЕнп- норматив для приведения разновременных затрат = 0,08t- год осуществления затрат

Поскольку в городских условиях по сравниваемым вариантам дорожных одежд создаются одинаковые или близкие друг к другу условия работы автотранспорта, то транспортные затраты будут фактически одинаковыми и из расчетов могут быть исключены.

Руководствуясь действующими нормативными документами, принимаем

Дорожные одежды	Средний ремонт	Капитальный ремонт
асфальтобетонное покрытие на щебневом основании	4	12
асфальтобетонное покрытие на бетонном основании	5	15

Текущие ремонты осуществляются ежегодно.

Расчетные показатели затрат принимаем:

1. Покрытие асфальтобетонное на щебневом основании:

12

Ш, =К_эм+С_Ч)-0,397+С_Ч)-(0,735+0,540+0,292>4-С_гр1212

Шг=11,83+4,93 0,397+0,59 1,567+0,064 12=15,62 тыс. руб.

2. Покрытие асфальтобетонное на бетонном основании:

15

m,=K_3M+CV0,315+Cep-(0,681+0,463)+С_т.р-15

15

Ш1=316,07+4,93 0,315+0,59 1,144+0,064 15=19,25 тыс. руб.

Принимаем первый вариант конструкции дорожной одежды: покрытия асфальтобетонное на щебневом основании.

Город расположен в III дорожно-климатической зоне. Магистральная улица города находится в районе сплошной застройки. Район обеспечен поверхностным водоотводом и имеет ливневую канализацию (по степени увлажнения 2 тип местности).

Ширина проезжей части улицы 22,5 м (6 полос в одном направлении по 3,75 м). Грунт земляного полотна - супесь лёгкая. Водно-грунтовые условия на всем протяжении улицы приблизительно однородные.

По улице на перспективный период (кроме не учитываемых при расчете легковых автомобилей) предусмотрено движение транспорта следующего состава, авт/сут:

Грузовые: КРАЗ - 145;

ЗИЛ-169;

Вольво - 134;

КАМАЗ-157;

Автобусы - 40.

В соответствии с «Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» (ВСН 46-83) конструирование и расчет дорожной одежды нежесткого типа ведут в следующем порядке.

1. находят требуемый модуль упругости дорожной одежды исходя из перспективной интенсивности движения;

2. назначают конструктивные слои и определяют общую толщину дорожной одежды с учётом условий морозоустойчивости конструкции;

3. рассчитывают дорожную одежду:

а) по величине упругого прогиба;

б) по условию сдвига в подстилающем грунте и в промежуточных слоях из слабосвязных материалов;

4. рассчитывают монолитные слои дорожной одежды на растяжение при изгибе;

5. проверяют, отвечает ли запроектированная конструкция всем критериям предельного состояния при изменении ранее намеченной толщины или материалов отдельных конструктивных слоев одежды.

Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды.

При расчете дорожных одежд нежесткого типа по допустимому упругому прогибу в качестве критерия принимают значение вертикальной деформации (прогиба) дорожной одежды в неблагоприятный по степени увлажнения период года под нагрузкой от расчетного автомобиля. По вертикальной деформации вычисляется требуемый модуль упругости конструкции:

Е,р=(рО(1-Ц²)²)/1

Где: р - удельное давление от расчетного автомобиля, МПа; ц - коэффициент Пуассона, принимаем равным 0,3;

1. - нормативный прогиб дорожной одежды, см.

При расчете дорожных одежд не жесткого типа фактическую интенсивность движения транспорта различной грузоподъемности Nприводят к расчетнойN_p, умножая на коэффициенты привидения, казанные в таблице 44 (1).

На магистральных улицах общегородского значения расчетную нагрузку принимают по схеме №=30. Тогда расчетная интенсивность движения на одну полосу равна:

N_p=145xl+157x0,5+134x1,2+169x0,05+40x0,5=412,75авт/сут

Пользуясь графиком приведенным на рис. 69 (1), определяем требуемый модуль упругости.

Расчетной интенсивности 412,75 авт/сут соответствует требуемый модуль упругости 220 МПа.

При удельном давлении на покрытие расчетного автомобиля (по схеме Н=30) р=0,6 МПа; диаметр круга, равновеликого следу колеса D=36 см и упругом прогибе дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием 1=0,9 мм требуемый модуль упругости равен:

Етр=(6 -36(1 -0,3²))/0,09=219 МПа

Сравнивая значения требуемого модуля упругости, определенные с помощью графика и по формуле, устанавливаем что расхождение между ними не превышает 5%. В связи с этим дальнейший расчёт ведем при 1^=225 МПа.

Конструирование дорожной одежды.

При проектировании дорожной одежды исходим из следующих положений:

1. в соответствии с категорией улицы, интенсивностью и характером движения требуется применение капитального усовершенствованного покрытия, поэтому принимаем двухслойный асфальтобетон: верхний слой толщиной 4 см (мелкозернистый); нижний слой толщиной 6 см (крупнозернистый);

2. асфальтобетонное покрытие укладывается на щебеночное основание, верхний слой которого состоит из подобранной щебеночной смеси, обработанной в установке вязкими битумами. Толщина верхнего слоя основания 16 см;

3. для устройства нижнего слоя основания принимаем известняковый щебень толщиной 15 см;

4. в связи с тем что дорога проектируется в III климатической зоне и подстилающим грунтом являются супеси легкие, предусматривается дренирующий подстилающий слой из среднезернистого песка. Толщину слоя принимаем равной 20 см.

Определение расчетных характеристик грунтов и материалов. Прочностные и деформационные характеристики грунтов сильно зависят от их влажности, плотности и структуры. По таблице 46 (1) определяем расчетную влажность для III дорожно-климатической зоны с 2 типом местности по условиям увлажнения, супеси легкиеW_T=0,7

Если в качестве критерия предельного состояния дорожной конструкции принимают достижения предельного равновесия при сдвиге в подстилающем одежду грунте, расчетными характеристиками последнего являются модуль упругости Егр и коэффициент Пуассона |х_гр(деформационные характеристики), а так же параметры, определяющие сопротивление грунта сдвигу, угол внутреннего трения <Рф и удельное сцепление Сгр (прочностные характеристики). При расчете конструкции по значению упругого прогиба или общего модуля упругости расчетной характеристикой фунта является модуль упругости Егр. Расчетные значения прочностных и деформационных характеристик супесчаных грунтов земляного полотна в зависимости от относительной влажности в расчетный период принимаем из таблице 47 (1):

Е= 39 МПа Фгр=34 град с = 0,01 МПа

Расчетные характеристики среднезернистого песка:

Модуль упругости Е= 120 МПа фгр=40 град

Рекомендуемые значения модулей упругости грунтов представляют собой их средние значения, обычно встречающиеся в дорожных конструкциях, работающих в стадии обратимых деформаций. В этих условиях коэффициент Пуассона может быть принят равным 0,35.

Значение расчетных характеристик материалов, принимаемых для устройства конструктивных слоев дорожной одежды, устанавливают с учетом их вида, свойств, технологии приготовления и укладки материалов в конструкции. Расчетные характеристики асфальтобетона принимаем исходя из расчетной температуры +10°С по таблице 48 (1):

Модуль упругости Е верхнего слоя = 1500 МПа Модуль упругости Е нижнего слоя = 1000 МПа

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R_Hверхнего слоя = 2 МПа.

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R„ нижнего слоя = 1,2 МПа.

Расчетные характеристики естественных и обработанных или укрепленных органическими или неорганическими вяжущими материалами принимаем из табиц49 и 50 (1):

1. Подобранные смеси из щебеночных материалов, обработанных в установке вязкими битумами:

Модуль упругости Е = 600 МПа

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R_H=1,1 МПа

2. Щебеночные слои из известнякового щебня:

Модуль упругости Е =400 МПа.

Расчет дорожной одежды по величине упругого прогиба.

Требуемый модуль упругости Еф=225 МПа.

Расчетная схема конструкции дорожной одежды в соответствии с ранее принятыми толщинами отдельных конструктивных слоев:

_ Еобщ.=132 МПа

Ь3=15

Еобщ.=336 МПа

Еобщ.=114 МПа

V

Еобщ.=72 МПа

h4=30 см

Марки транспортных средств	Интенсивность движения, ед/час	Интенсивност ь движения в 2vx направлениях, NIn, ед/сут.	Smcyr.	Nm, X Smcyr.
Легковые	1240		0	0
КРАЗ	145	580	2,71	1571,8
ЗИЛ	169	676	0,36	243,36
Вольво	137	548	2,14	1172,72
КАМАЗ	157	628	1,05	660,45
Автобус (ЛиАЗ 677)	40	160	0,53	84,8
				13733, 13

13733,13*0,5=1866,56

По графику (3.2) определяем:

Етр=280МПа Еобщ=280* 1,2=336МПа

Расчет этой конструкции, выполнен по номограмме рисунка 72 (1):

Расчет ведем сверху

Еобщ/Е1=336/4400=0,076

h,/D=8/37=0,22

по номограмме определяем Е o6n/Ei=0,03 Е^!общ⁼0,03хЕ!=0,03x4400=132 МПа

Е ^!_общ/Е₂=132/2800=0,047h₂/D=l0/37=0,27

по номограмме определяем Е o6n/Ei=0,026 Е^!!_Общ=0,026хЕ₁=0,026x4400=114,4 МПа Расчет ведем снизу Егр/Е₄=39/120=0,325h4/D=30/37=0,81

по номограмме определяем Е _Общ/Е4=0,6 Е^!!!об_Щ=0,6хЕ₄=0,6x120=72 МПа

Е ^!!_обП1/Е₃=114,4/350=0,32 Е ’”06^3=72/350=0,21 По номограмме находимh₃/D=0,41

h₃=Dx0,41=0,41x37=15,17

Расчет дорожной одежды по сдвигу в подстилающем грунте.

Средний модуль упругости одежды находится по формуле:

л Ecp=Eihi+ E₂h₂+ E3I13+ E4h4/hi+h2+h3+h4

Еср^{ш+ 350}'4*⁺120-30/(8+10+15 +30)ЧЩ1МПаt Находим:

1. Отношение среднего модуля упругости одежды к модулю упругости грунта:

Еср/Е_ф=/^/72=/£,£5-

2. Отношение общей толщины дорожной одежды к диаметру отпечатка следа колеса расчетного автомобиля:

£h/D= 63,17/37=1,7

По этим данным с помощью номограммы рисунок 74 (1) при фгр=34° находят Хамакср=0,021. Активное напряжение сдвига от временной нагрузки Та макс⁼0,021-6=0,0126 МПа.

Активное напряжение сдвига от массы вышележащих слоев одежды по номограмме, изображенной на рисунке 76 (1), составит т_{а м}=-0,0013 МПа.

Полное активное напряжение сдвига т_а=0,0126+(-0,0013)= 0,0113 МПа. Допустимые активные напряжения сдвига в грунте:

Та доп^-(1 /Кпр)Кк, Сгр

Ха доп=(1/1)0,8-0,8 0,026=0,0166 МПа

Таким образом, полное активное напряжение сдвигу в фунте менее допустимо.

Расчет дорожной одежды по условию сдвига в песчаном подстилающем слое.

Этим расчетом определяют, не достигается ли предельное напряженное состояние при сдвиге в песке подстилающего слоя.

Средний модуль упругости слоев, лежащих выше песчаного ^ЛЕ_Ср=(4^.-^3W& ю+ 350- /5 )/(8+10+15)=£A*f,SМПа

Модульупругости на поверхности песчаного слоя Еоб_Щ=114,4 МПа⁴ Вычисляем отношение:

Е_ср/ Еобщ =2065/114,4=18,05 £h/D= 33,17/37=0,9

По полученным данным активное напряжение сдвига в песчаном слое от временной нагрузки с помощью номограммы на рисунке 76 (1): т_а._маКср⁼0,0035 отсюда Тамакс=0,0035-0,6=0,0021 МПа

Напряжение сдвига за счет массы слоев одежды, лежащих выше песчаного слоя определяем по номограмме на рисунке 78 (1), т_{а в}= -0,0032 МПа Полное активное напряжение сдвига т_а=0,0021-0,032=-0,0011 МПа Знак минус указывает на наличие значительного запаса прочности в песке подстилающего слоя. Поэтому в качестве подстилающего слоя можно использовать менее прочный материал, например мелкозернистый песок.

Расчет асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе. Средний модуль упругости асфальтобетонного покрытия:

Eq, =(10000-4+ 8000-6)/(4+6) =880 МПа

5. Определение общей потребности площади для автостоянок и места их размещения. Схема организации движения на подъезде и на