3. Размещение на поперечном профиле улицы подземных ин­женерных коммуникаций.

Из за значительной ширины улицы для обеспечения при ремонте подземных сетей сохранности дорожной одежды, а так же для нормаль­ной работы городского транспорта принимаем дублирование (с двух сто­рон улицы) сети. Глубину заложения сетей выбирают в зависимости от климатических особенностей данного района, в частности от глубины про­мерзания.

Обычно дублируются сети водопровода, канализации, газопровода, а так же кабельные сети. Теплосеть, каналы телефонной сети, как правило, не дублируются.

Основными условиями размещения подземных сетей являются:

1. размещение трубопроводов и каналов в меру возможности вне про­езжей части улицы.

2. размещение кабельных сетей всех видов во всех случаях вне проез­жей части улицы.

3. размещение кабельных сетей всех видов во всех случаях вне проез­жей частей, под тротуарными полосами или полосами зеленых наса­ждений.

4. соблюдение расстояний от зданий и сооружений.

Сети размещают в последовательном порядке, по увеличивающимся заглублениям, от зданий в направлении к оси улицы.

Схема прокладки инженерных коммуникаций

9000

7000

5000

Линия застройки

^00

miiiiimmiimiiii ч

in м iiii^

о

о

гм

о

о

го

Ш

ш

1. - силовой кабель

2. - теплосеть

3. - водопровод

4. - газопровод высокого давления

5. - водосток

ш

4. Схема конструкций дорожной одежды. Выбор и расчет одного типа конструкций дорожной одежды для запроектированной улицы.

Для магистральной улицы районного значения принимаем тип покрытия проезжей части - усовершенствованный капитальный. Выбираем конструкции дорожной одежды:

1. асфальтобетонное покрытие на щебневом основании;

2. асфальтобетонное покрытие на бетонном основании.

ШШАНТ И EAW/1 АНТ

X ЛХ X /
VYW
уху	-Хлл
Ш	\vA\\\
WWW

Плоимый асфальто^£шон Е>НА

ПорьРгши д&ормьто^етрц £НА &QJ9Q

Бешрн М2QG fletQiL к^чпныи

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

Приведенные затраты рассчитываются в данном случае по формуле:

т_с т_с т_с

П_Пр=К_см+ХС_к.р./(1 +Е_Нп)+ЕСс.р./(1 +Е_НП)+ ХСт.р/ (1+Е_НП) t t t

Где: К_см - сметная стоимость дорожной одежды

Т_с- срок сравнения конструкции в годах, равный сроку службы наиболее долговечной из рассматриваемых конструкций С_к.р-затраты на капитальный ремонт С_с.р - затраты на средний ремонт

С_{т р}-затраты на текущий ремонт и содержание дороги Е_нп- норматив для приведения разновременных затрат = 0,08 t - 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 следующие межремонтные сроки службы городских дорожных одежд, годы:

Дорожные одежды	Средний ремонт	Капитальный ремонт
асфал ьтобетонное 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

Ш₁=К_эм+С_кр-0,397+С_ер-(0,735+0,540+0,292)+С_т.р-12

12

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

2. Покрытие асфальтобетонное на бетонном основании:

15

ХП,=К_эм+С_кр-0,315+С_ер-(0,681 +0,463 )+С.,,р-15

15

1П,=16,07+4,93-0,315+0,59-1,144+0,064-15=19,25 гыс. руб.

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

Город расположен в V 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 2 4 м ( 6 полос в одном направлении по 3, 5 м). Грунт земляного полотна - супесь пылеватая. 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 - 185;

МАЗ - 190;

КАМАЗ - 146;

ЗИЛ - 125;

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: E_Tp=(pD(l-n²)²)/!

Где: р - удельное давление от расчетного автомобиля, ;

D- диаметр круга, равновеликого площади контакта сдвоенного колеса расчетного автомобиля, см;

\i — 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 N приводят к расчетной N_p, умножая на коэффициенты привидения, указанные в таблице 44 (1).

На магистральных улицах общегородского значения расчетную нагрузку принимают по схеме Н=30. Тогда расчетная интенсивность движения на одну полосу равна:

N_p=l85-1+190-0,22+146-1 + 125-0,5+40-0,5=309,3 авт/сут

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

Расчетной интенсивности 309,3 авт/сут соответствует требуемый модуль упругости 215ⁱ MDq

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

Е_тр=(6-3 6( 1 -0,3²)/0,09=219/tfa

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 E_Tp=225W/%t 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 V климатической зоне и подстилающим грунтом являются супесь пылеватая , 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 V дорожно-климатической зоны с 2 типом местности по условиям увлажнения, супесь пылеватая =0,7 W_r

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

Е=34 /№

Фф=18 град

с = 0,019 /Л = o,o^Hl\a

Расчетные характеристики среднезернистого песка:

Модуль упругости Е= 120 НГ\ц ф_ф=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 +?0°С по таблице 48 (1):

Модуль упругости Е верхнего слоя = 4 Ц00 ИПа ( МПа);

Модуль упругости Е нижнего слоя = ('/ОООМПа);

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R_H верхнего слоя = Л

-tff)(\Ы МПа);

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R„ нижнего слоя = 7; И*Ь ЦЗу 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 = . ' М Г\0 ( 7 ? МПа);

Предельное сопротивление растяжению при изгибе R„=ll МПо. (1,1 МПа);

2. Щебеночные слои из известнякового щебня:

Модуль упругости Е = 400' М По, (400 МПа).

Расчет дорожной одежды по величине упругого прогиба.

Требуемый модуль упругости Е_тр=225 ЬШо_: (225 МПа).

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

77 ТУ 7? 77-

	Е Q^lU, ^г	350 «IV
	- Е	-HO /№
t	- Ео<Ц	6k Mu
	Е "aim. . 52 nfla
\
	f . L OP	,ny -/Шо

Марки транспортных средств	Интенсивность движении, ед/час	Интенсивность движения в 2ух направлениях, Nm, ед/сут.	е °тсут	N yS ^11т^АОтсут
Легковые	1110		0	0
КРАЗ	185	740	2,71	2005,4
МАЗ	190	380	1,04	395,2
КАМАЗ	146	584	1,05	613,2
ЗИЛ	125	500	0,36	180
Автобус (ЛиАЗ 677)	40	160	0,53	84,8
				13278,4

Np fn(wiH ^XSl ^Х^т^Х^гпсут

Np-0,5 ><3278,4= 1639,2 Е_тр=275 МПа Е_общ=275х1,2=330МПа

Расчет этой конструкции, выполнен по номограмме рисунке 72 (1): Расчет ведем сверху Е_общ/Е i=3 3 0/4400=0,075 h|/D=4/3 7=0,11

по номограмме определяем Е _o6lII/Ei=0,025 Е^!общ=0,025хЕ₁=0,025x4400=110 МПа

Е ^!общ/Е₂=110/2800=0,04 h₂/D=6/37=0,17

по номограмме определяем Е _O6n/Ei=0,015 Е^!!общ⁼0,015хЕ1=0,015x4400=66 МПа

Е^!!_о6щ/Ез=66/530=0,12 h₃/D= 16/3 7=0,44

по номограмме определяем Е '_o6ui/Ei=0,012 Е^!!!_общ=0,012хЕ,=0,012x4400=52 МПа

Расчет ведем снизу Е_гр/Е₄=34/120=0,28 h₅/D=20/37=0,55

по номограмме определяем Е" _общ/Е₄=0,14 Е^!!!_общ=0,14хЕ₄=0,14x120=17 МПа

Е ^!!_общ/Ез=66/400=0,165 Е ^!!!общ/Е₃=52/400=0,13 По номограмме находим h₃/D=0,4

h₃=DxO,41=0,4x37=14,8 см

Расчет этой конструкции, выполнен по номограмме рисунке 72 (1) и приведен в таблице:

Слой	Материал слоя	Е, кгс/см^2(МПа)	h, см	h/D	Общий модуль упругости на поверхности слоев кгс/см^2(МПа)
1	Асфальтобетон, верхний слой	^lt Ij OO	4	0,11	:,ьзо
2	Асфальтобетон, нижний слой	2 £00	6	0,17	т
3	Подобранный щебеночный ма15териал, обработанный битумом	5ЪО	16	0,44	66
4	Щебень известняковый	Ьоо	15	0,42	52
5	Песок среднезернистый	-гго	20	0,55	41
6	Г рунт - супесь пылеватая	' ■ ' 34

Расчет дорожной одежды по сдвигу в подстилающем грунте.

Средний модуль упругости одежды находится по формуле:

Е_ср=Е 1 h 1 + E₂h₂+ E₃h₃+ E₄h₄+ E₅h5/hi+h2+h3+h4+h₅

Ecp=O409 4+ XW'b+ S3® -16+ ШЛ5+ .№-20)/(4+6+16+15+20) = Находим:

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

Е_ср/Е_ф=-т/34

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

Xh/D= 61/36=1,7

По этим данным с помощью номограммы рисунок 74 (1) при ф_ф=18° находят т_амакср=0,011. Активное напряжение сдвига от временной нагрузки т_а._макс=0,011-6=0,00 66 hfki (0,0066 МПа).

Активное напряжение сдвига от массы вышележащих слоев одежды по номограмме, изображенной на рисунке 76 (1), составит т_ам=-0,00 ОЁГ Н П (-0,0005 МПа).

Полное активное напряжение сдвига т_а=0,066+(-0,005)=0,0 06^ HHcl (0,0061

МПа).

Допустимые активные напряжения сдвига в фунте:

^тадоп^—(1 /Кцр)К^к1^сгр

Тадоп=(1/1)0,8-0,8-0,19=0,0072- tf/ta (0,0012 МПа)

Таким образом, полное активное напряжение сдвигу в грунте 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

Е_ср-( tf % 00'А+ 21)00 -6+ S3 0 • 16+ f00-15)/(4+6+16+15) = МЛа .

Модуль упругости на поверхности песчаного слоя Е_общ = 44 НПОи. (44

МПа).

Вычисляем отношение:

Еср/Е_0бш"=У«Ь'44 = 21,0^е!

Sh/D= 41/36=1,14

По полученным данным активное напряжение сдвига в песчаном слое от временной нагрузки с помощью номограммы на рисунке 76 (1): т_а._макср=0,004, отсюда т_амакс=0,004-6=0,0 024 hHa (0,0024 МПа).

Напряжение сдвига за счет массы слоев одежды, лежащих выше песчаного слоя определяем по номограмме на рисунке 78 (1), т_а._в= -0,032 кгс/см²(-0,0032 МПа).

Полное активное напряжение сдвига т_а=0,024-0,032=-0,008 кгс/см²(-0,0008

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.

Нижний слой основания из фракционного щебня на сдвиг не рассчитывается, так как щебенчатый материал при правильной технологии достаточно хорошо себя зарекомендовал в качестве оснований.

Расчет асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе.

Средний модуль упругости асфальтобетонного покрытия:

Е_ср =( hhop -4+ 2 U0 -6)/(4+6) = 5 W МПо.

Взяв Еобщ ~ ^00 |-1.Пеи , вычисляем отношение:

е_ср7е_о6ш= aw/ ьщ =■ 0,Н

Sh/D = 10/36 = 0,28

По номограмме на рисунке 77 (1) по полученным данным находим максимальное удельное растягивающее напряжение а_г=0,2. Тогда полное растягивающее напряжение в нижнем слое а_г=1,15р а_г=1,15-6-0,2=

V. г г (0,138 МПа), что ниже допустимого R„=T 1 (1,1 МПа).

Поскольку дорожная одежда проектируется для городской улицы, расположенной в районе с относительно благоприятными грунтовыми и гидрогеологическими условиями, поступления воды в основание одежды из подстилающего грунта в весенний период ожидать не приходится. Поэтому выполнять расчет конструкции на морозоустойчивость в данном случае не требуется. Отвод воды, проникающей с поверхности, а так же конденсированной влаги обеспечивается сбросом из песчаного слоя в ливневую канализацию.