Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Пример 1. Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным покрытием на дороге I категории.






Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным покрытием на дороге I категории.

Исходные данные

ширина проезжей части для движения в одном направлении - 7, 5 м;

ширина земляного полотна (с учетом обочин) - 15 м;

расчетный срок службы покрытия - 25 лет;

расчетная нагрузка на дорожную одежду типа А1;

статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля – Qk = 50 кН;

давление в шинах - 0, 6 МПа;

расчетный диаметр отпечатка колеса: движущегося - D = 37 см; неподвижного - D = 33 см;

интенсивность движения, ед./сут, в первый год службы дорожной одежды характеризуется следующими данными:

легкие грузовые автомобили с нагрузкой на ось 50 кН  
средние грузовые автомобили с нагрузкой на ось 70 кН  
тяжелые грузовые автомобили с нагрузкой на ось 100 кН  
автобусы с нагрузкой на ось 96 кН  

показатель ежегодного роста интенсивности движения - q = 1, 05;

дорожно-климатическая зона - II, подзона – II1;

схема увлажнения рабочего слоя - 2;

грунт земляного полотна - супесь пылеватая;

глубина промерзания - 1, 5 м;

глубина залегания грунтовых вод - 1, 8 м;

коэффициент фильтрации дренирующего материала (песка) – Кф = 3 м/сут;

материал покрытия - бетон класса Btb 4, 4;

материал основания - песок, укрепленный цементом; нижний слой - песок среднезернистый;

расчетная влажность грунта Wp = 0, 85 WT.

Назначение расчетных характеристик грунта и материалов дорожной одежды

Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:

1) Требуемый уровень надежности и соответствующий коэффициент прочности по табл.3.1 Рекомендаций:

для вычисленной ниже интенсивности движения, приведенной к расчетной нагрузке (1418 ед./сут), вероятность предельного состояния (уровень надежности) - 0, 95; коэффициент прочности – Кпр = 1, 00.

2) Расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле

,

где = 0, 73;

= 0, 00 (равнинные районы);

= 0, 00;

D3 = 0, 00, т.к. < 0, 75 WT;

t = 1, 71 при Кн = 0, 95.

Получаем Wp = 0, 73 (1 + 0, 1 · 1, 71) = 0, 855.

3) Расчетный модуль упругости грунта по табл. для супеси пылеватой - Wp = 0, 85 WT; Егр = 27 МПа.

4) Определение расчетной интенсивности движения.

Сначала число воздействий автомобилей с различной нагрузкой на ось Qi приводим к числу воздействия расчетных нагрузок:

по формуле (5) Рекомендаций находим коэффициент приведения i -го автомобиля с нагрузкой на колесо Qi к нормативной нагрузке Qk = 50 кН:

легкие грузовики – Sn = (25, 0 / 50, 0) 4, 64 = 0, 04;

средние грузовики - Sn = (35, 0 / 50, 0) 4, 64 = 0, 19;

тяжелые грузовики - Sn = (50, 0 / 50, 0) 4, 64 = 1, 00;

автобусы - Sn = (35, 0 / 48, 0) 4, 64 = 0, 83.

По табл.3.2 Рекомендаций для двух полос движения fпол = 0, 55.

По формуле (3.2) находим интенсивность движения Nпр, приведенную к расчетной нагрузке:

Np = 0, 55(0, 04·1080+0, 19·950+1, 0·1940+0, 83·500)=1418 ед./сут.

По формуле (3.4) определяем расчетную повторность нагружения при T = 25 лет; Трдг = 210 сут; q = 1, 05:

.

5) Расчетные характеристики сопротивления грунта сдвигу по табл.П.2.4 ОДН 218.046-01:

для супеси пылеватой j гр = 10°; Сгр = 0, 003 МПа.

6) Плотность грунта 1, 9 т/м3.

7) Модуль упругости материала верхнего слоя основания (песок, укрепленный цементом) по табл.П.3.6 ОДН 218.046-01: для песков средних, укрепленных цементом и соответствующих марке 40, Ецгр = 550 МПа.

8) Модуль упругости песчаного слоя основания по табл.П.2.6 ОДН 218.046-01 для песка среднезернистого Еп = 120 МПа.

9) Характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл.П.2.4 ОДН 218.046-01 j п =26°; Сгр = 0, 002 МПа.

10) Модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл.П.1.1 Рекомендаций:

для бетона класса Btb 4, 4 Ptb =55, E = 36000 МПа.

11) Характеристики для расчета конструкции на морозоустойчивость:

для цементобетонных покрытий с условиями эксплуатации по 1-й расчетной схеме допускаемая величина общего приподнятия от выпучивания 3 см.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Грунт земляного полотна (супесь пылеватая) является сильнопучинистым по ОДН 218.046-01 (табл.4.2).

Условие морозоустойчивости – Iпуч £ Iдоп,

где Iпуч - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

Iдоп - допускаемое для данной конструкции пучение грунта.

Величина возможного морозного пучения равна:

Iпуч = Iпуч(ср) · КУГВ · Кпл · Кгр · Кнагр · Квл;

Iпуч(ср) = 3; КУГВ = 0, 53; Кпл = 1, 0; Кгр = 1, 1; Кнагр = 0, 9; Квл = 1, 25;

zпр = zпр(ср) · 1, 38 = 1, 5 · 1, 38 = 2, 07 м» 2, 0 м;

Iпуч = 3 · 0, 53 · 1, 0 · 1, 1 · 0, 9 · 1, 25 = 1, 97 см < 3 см.

Условие морозоустойчивости выполнено, так как Iпуч < 0, 8 Iдоп.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

Удельный вес воды по табл.5.3 ОДН 218.046-01:

q = 4, 5 л/(м2·сут); Кпк = 1, 6; Квог = 1, 0; Кг = 1, 2; Кр = 0, 9;

qp = 4, 5 · 1, 6 · 1, 0 · 1, 2 · 0, 9: 1000 = 0, 0078 м3/(м2·сут);

q' = qp · (B / 2) = 0, 0078 · 75 = 0, 02925 м32;

q' / Кф = 0, 02925 / 3 = 0, 00975.

По номограмме 3, 5 · hнас / L = 0, 11;

L = 7, 5 + (0, 75 + 0, 35 / 2) · 1, 5 = 12, 64 м;

hнас = 0, 11 · 12, 64 / 3, 5 = 0, 40 м;

hзап = 0, 14 м;

hп = 0, 40 + 0, 14 = 0, 54 м.

Поскольку требуемая толщина дренирующего слоя превышает заданную, следует применить конструкцию с прикромочным дренажом.

Назначение конструкции дорожной одежды

Назначаем следующую конструкцию дорожной одежды: покрытие - цементобетон класса Btb 4, 4; E = 36000 МПа;

основание - песок, укрепленный цементом, марки 40;

Ецгр = 550 МПа; hцгр = 16 см;

нижний слой основания - песок среднезернистый;

Еп = 120 МПа; hп = 35 см.

Определение эквивалентного модуля упругости

1) На уровне дренирующего слоя песка:

при Егр = 21 МПа; Еп = 120 МПа; hп = 35 см; D = 50 см по формуле (3.13) Рекомендаций

см;

по формуле (3.12)

МПа.

2) На уровне слоя цементогрунта:

при Ецгр = 550 МПа; Еэ = 51, 25 МПа; hцгр = 16 см; D = 50 см

см;

МПа.

Определение расчетной прочности бетона

По формуле (3.8), при S Np = 14, 823299,

Ky = 1, 08 · (S Np)-0, 063 = 0, 38.

По формуле (3.7) Рекомендаций

МПа.

Определение толщины покрытия

1) По формуле (П.2.3) Рекомендаций определяем расчетную нагрузку:

Q = 50 · 1, 3 = 65 кН.

2) По формуле (3.10) определяем радиус отпечатка колеса при qш = 0, 6 МПа:

см.

3) Для нескольких значений h определяем:

Iy - по формуле (3.11);

Kt - по табл.3.4;

s pt - по формуле (3.9);

Ky - по формуле

.

Значения указанных величин приведены в табл.1.

 

Таблица 1

 

Значение h, см Iy, см Kt s pt Ky
  81, 22 0, 85 2, 23 0, 42
  89, 34 0, 80 2, 04 0, 39
  97, 47 0, 73 1, 95 0, 37

 

4) Строим график зависимости Ky = f (h).

С помощью этого графика определяем значение h = 23 см, соответствующее требуемому значению Ky = 0, 38.

Расчет по сдвигу в грунте земляного полотна

По табл.3.7 Рекомендаций находим Ep = 1770 МПа.

Расчет производится в соответствии с пп.3.30-3.37 ОДН 218.046-01.

По формуле (3.12) ОДН 218.046-01

МПа;

Еср / Егр = 725, 8 / 27 = 26, 88;

.

По номограмме (3.3) ОДН 218.046-01, при j = 10°, = 0, 01.

По формуле (3.13) ОДН 218.046-01 Т = 0, 01 · 0, 6 = 0, 006 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14) ОДН 218.046-01, где CN = 0, 003 МПа; Кд = 1, 0;

Zоп = 23 + 16 + 35 = 74 см;

j ст = 34° (табл.П.2.6 ОДН 218.046-01);

g ср = 0, 002 кг/см3;

0, 1 - коэффициент для перевода в МПа;

Тпр = 0, 003 + 0, 1 · 0, 002 · 74 · tg34° = 0, 013 МПа;

Кпр = 0, 013: 0, 006 = 2, 17, что больше Кпр = 1, 0 (см. табл.3.1 ОДН 218.046-01).

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

Расчет промежуточного слоя (песка) на устойчивость против сдвига (по ОДН 218.046-01)

1) В формуле (3.12)

Еср = (1770 · 23 + 600 · 16) / 39 = 1290 МПа;

Ер =1770 МПа, h = 23 см;

Ецгр =600 МПа, h = 16 см;

Еп =120 МПа, h = 35 см;

CN = 0, 002 МПа, Æ N = 27°;

= 51, 25 МПа;

Ев / Ен = 1290 / 51, 25 = 25, 17; hв / D = 39 / 37 = 1, 05;

= 0, 016 МПа.

По формуле (3.13) Т = 0, 016 · 0, 6 = 0, 0096 МПа.

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в песчаном слое определяем по формуле (3.14) ОДН 218.046-01,

где CN = 0, 002 МПа; Кд = 4, 0;

Zоп = 23 + 16 = 39 см;

j ст = 34° (табл.П.2.6 ОДН 218.046-01);

g ср = 0, 002 кг/см3;

0, 1 - коэффициент для перевода в МПа;

Тпр = 4 · (0, 002 + 0, 1 · 0, 002 · 39 · tg34°) = 0, 029 МПа;

Кпр = 0, 029 / 0, 0096 = 3, 03; = 1, 0 (см. табл.3.1 ОДН 218.046-01).

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.