Таблица 18
Теплоизоляционный материал |
Расчетные характеристики |
|
|
Модуль упругости, Е, МПа |
Предел прочности при изгибе, R, МПа |
Пенопласт марки ПС-4 |
13,0—33,5 |
0,8—1,2 |
Стиропорбетон |
500,0—800,0
|
0,3—0,4 |
Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом |
400,0 |
0,4 |
Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом |
500,0 |
0,4 |
Гравий (щебень) с легкими заполнителями, обработанные вязким битумом |
500,0 |
0,8 |
Цементогрунт с перлитом |
130,0 |
0,2 |
То же, с полистиролом, состава: |
|
|
гранулы полистирола 3-2% |
|
|
песок 97-98% (% от массы) |
300,0 |
0,2 |
цемент 7-6% |
|
|
То же, с керамзитом, состава: |
|
|
песок 75% |
|
|
керамзит 25% |
300,0 |
0,3 |
цемент 6% |
|
|
Битумоцементогрунт с перлитом, состава: |
|
|
перлитовый щебень 25-20% |
200,0—300,0 |
0,2—0,3 |
песок 75-80% |
|
|
цемент 4-6% |
|
|
битум 12-10% от (массы песка, перлита и цемента) |
|
|
Цементогрунт с аглопоритом, состава: |
|
|
супесь или песок 70-80% |
|
|
аглопорит 30-20% |
250,0—350,0 |
0,25—0,35 |
цемент 6% |
|
|
Золошлаковые смеси, укрепленные цементом |
150,0 |
0,4 |
Грунт, укрепленный золой-уносом |
200,0 |
0,4 |
Цементогрунт, обработанный битумной эмульсией |
— |
0,6 |
Расчетные характеристики слоев из гравийных и гравийно-песчаных смесей для дорог в IV—V климатических зонах устанавливают по графику рис. 9; для дорог во II—III климатических зонах значения этих характеристик следует уменьшить на 30%.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
Пример 1. Требуется запроектировать конструкцию одежды с асфальтобетонным покрытием для дороги II категории, проходящей во 2 подзоне II дорожно-климатической зоны.
Исходные данные: местность по условиям увлажнения относите ко 2-му типу; грунт земляного полотна — суглинок пылеватый; материалы для основания — фракционированный щебень из прочных осадочных пород и песок средней крупности.
Перспективная интенсивность грузового движения на полосу 2440 авт./сут; распределение по маркам грузовых автомобилей:
Марка автомобиля ... |
ЗИЛ-130 |
МАЗ-500А |
ЗИЛ-ММЗ-554 |
КамАЗ-5511 |
КрАЗ-256Б1 |
Число прохо-дов по полосе в сутки …….. |
900 |
540 |
450 |
450 |
100 |
За расчетную нагрузку принят автомобиль группы А со следующими параметрами (см. табл. 1): давление на покрытие р = 0,6 МПа, расчетный диаметр следа колеса движущегося автомобиля Dд = 37 см. Суммарные коэффициенты (см. графу 11 табл. 2) для приведения автомобилей к расчетной нормированной нагрузке группы А в порядке упоминания марок автомобилей в исходных данных равны 0,20; 1,04; 0,15; 1,05 и 3,48. Расчетная приведенная интенсивность воздействия нагрузки на полосу
ед./сут.
Требуемый уровень надежности для заданной категории дороги Кн = 0,95 (см. табл. 3.1).
Расчетные характеристики материалов дорожной одежды и грунта земляного полотна назначают исходя из эксплуатационных требований, с учетом наличия и стоимости отдельных материалов, условий их транспортировки; принимая во внимание имеющуюся технику, намечают следующие материалы для слоев дорожной одежды: 1) покрытие — плотный асфальтобетон I марки, горячий, на битуме БНД-60/90; 2) верхний слой основания — пористый асфальтобетон, горячий, на битуме БНД-60/90; 3) слои основания — фракционированный щебень из прочных осадочных пород и песок средней крупности с остаточной пористостью 25%. Характеристики материалов приведены в табл. 19.
При конструировании дорожной одежды намечают следующие толщины слоев дорожной одежды (индекс соответствует номеру слоя в табл. 19); h1 = 5 см; h2 = 8 см; h3 = 30 см; h4 = 50 см (рис. 10).
Коэффициенты прочности по всем критериям, соответствующие требуемому уровню надежности Кн = 0,95 (см. табл. 3.1) принимают не менее единицы (рис. 3.1). Расчет в данном случае слагается из четырех основных этапов.
Послойно рассчитывают дорожную одежду снизу вверх с помощью графика (см. рис. 3.3), в результате чего получают общий модуль упругости на поверхности покрытия (этапы расчета сведены в табл. 20).
Затем определяют коэффициент прочности по упругому прогибу:
Еобщ / Етр = 275:275 = 1,0
Рис. 10. Деталь конструкции к примеру 1:
1 — плотный асфальтобетон; 2 — пористый асфальтобетон; 3 — фракционированный щебень из прочных осадочных пород; 4—песок средней крупности; 5—суглинок тяжелый
Таблица 19
№ слоя
|
Материал слоя и грунт
|
Источник исходных данных
|
Расчет по
|
||
|
|
|
упругому прогибу
|
сопротивлению сдвигу
|
сопротивлению растяжению при изгибе
|
1 |
Асфальтобетон покрытия |
Табл. 13+10 °С То же +20°С Табл. 12
|
Е1=3200 МПа — — |
— Е1=1800 Мпа — |
— — Е1=4500 МПа |
2 |
Асфальтобетон верхнего слоя основания |
Табл. 13+10 °С То же+20°С Табл. 12
Формулы (3.16) и (5)
|
Е2=2000 МПа
—
— |
—
Е2=1200 МПа
— |
—
—
Е2=2800 МПа R=1,6 МПа Rдоп=1,6 () = =1,22 МПа |
3 |
Щебень осадочных пород |
Табл. 17 |
Е3=350 МПа
|
Е3=350 МПа
|
Е3=350 МПа
|
4 |
Песок средней крупности |
Табл. 17 |
Е4=120 МПа
|
Е4=120 МПа ° с4=0,006 МПа |
Е4=120 МПа
|
5 |
Суглинок пылеватый |
Табл. 6 Формула (4)
С учетом поправки на толщину одежды (см. п. 11 приложения 2 и рис. 7)
Табл. 10 (в дальнейшем уточняются по фактической ) |
—
Егр=33 МПа |
=0,70Wт; Wисх=0,7 (1+) Wт=0,82Wт;
При Wисх=0,82Wт = 93 см; Wр=0,79
Егр=33 МПа; гр =13° с=0,0106МПа
|
Е4=120 МПа
Егр=33 МПа |
Таблица 20
№ слоя |
Материал |
Е, МПа |
h, см |
|
Общий модуль упругости, МПа |
1 |
Асфальтобетон |
3200
|
5
|
0,14 |
=275 |
2 |
” |
2000
|
8
|
0,22
|
=240 |
3 |
Щебень |
350
|
30
|
0,81
|
=168 |
4 |
Песок |
120
|
50
|
1,35
|
=78 |
5 |
Суглинок |
33
|
—
|
—
|
— |
что равно минимальному требуемому значению Кпр.
МПа
По отношениям Еcp/Егp =377/33=11,4 и = 93:37=2,51 и при гр =13° с помощью номограммы (см. рис. 3.6) находят удельное напряжение сдвига =0,0098; отсюда
МПа
По номограмме (см. рис. 3.7) определяют напряжение сдвига от веса одежды при толщине ее 93 см и гр =13°, =0,0008 МПа. Суммарное напряжение сдвига в грунте
МПа
Допустимое сдвигающее напряжение в грунте по формуле (3.12):
МПа
Тдоп/Т =0,0067/0,0067 = 1,0, что равно минимальному требуемому коэффициенту прочности.
МПа
По отношениям и (h1+h2):Dд=13:37=0,35 с помощью номограммы (см. рис. 3.11) находят, что = 2,35.
Следовательно, по формуле (17) МПа.
, что несколько больше Кпр =1,0.
МПа
При , , активное напряжение сдвига в песке от подвижной нагрузки по номограмме (см. рис. 3.5) составит МПа.
Активное напряжение сдвига от собственного веса = - 0,0030 МПа. Полное активное напряжение сдвига Тпес = 0,0132-0,0030=0,0102 МПа, а допускаемое для песка, найденное по формуле (3.12): Тдоп =0,006 0,60,76=0,0151 МПа, Тдоп/Тпес =0,0151: (0,0102) =1,48.
Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.
Пример 2. Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием для городской скоростной дороги при следующих исходных данных: дорожно-климатическая зона — IV; поскольку имеется ливневая канализация, а грунтовые воды находятся на большой глубине, местность по условиям увлажнения отнесена к 1-му типу; грунт земляного полотна — суглинок пылеватый; материалы для сооружения основания — щебень из прочных известняковых пород и крупный песок.
Таблица 21
Марка автомобиля
|
Нагрузка, кН от движущегося автомобиля колеса
|
Коэффициент приве-дения к расчетной нагрузке 72 кН на колесо |
Интенсивность движения на полосе, авт./сут
|
Приведенное число воздействий от четной нагрузки по полосе, сут
|
|||
|
переднее
|
заднее
|
переднее
|
заднее
|
суммарный
|
|
|
Автобусы
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛАЗ-4202
|
26,7
|
60,5
|
0,02
|
0,48
|
0,50
|
340
|
170
|
Икарус 250
|
36,4
|
62,3
|
0,05
|
0,54
|
0,59
|
380
|
224
|
Троллейбусы
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗИУ-9В
|
40,6
|
67,4
|
0,08
|
0,80
|
0,88
|
200
|
176
|
ЗИУ-682В
|
39,6
|
70,7
|
0,07
|
0,95
|
1,02
|
210
|
214
|
Автомобили
|
|
|
|
|
|
|
|
ГАЗ-53А
|
11,8
|
36,3
|
|
0,05
|
0,05
|
320
|
16
|
ЗИЛ-130-76
|
17,1
|
51,4
|
—
|
0,23
|
0,23
|
420
|
97
|
МАЗ-500А
|
31,4
|
65,0
|
0,3
|
0,68
|
0.71
|
430
|
305
|
Итого воздействий расчетной нагрузки в сутки
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
—
|
1202
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|